Vishay 快、柔和、低耗、高效:第 5 代 FRED Pt® 超快恢复二极管的七字诀

图1, Vishay 推出的第 5 代 FRED Pt® 超快恢复二极管
01 快
既然是叫“超快恢复二极管”这名字,“快”肯定就是其基本功了。第 5 代 FRED Pt® 的 6 个产品中包括 X 型的 Hyperfast 和 H 型的 Ultrafast 两种器件,它们的反向恢复时间在 26nS 到 38nS 之间,对于 30A - 60A、1200V 反向电压的大功率开关二极管,这是相当不错的成绩。
02 柔和
第 5 代 FRED Pt®系列器件都有一个独有的特征,就是和其他二极管整流技术相比,其反向恢复过程更“柔和”。如 图2 所示,在整个二极管的反向恢复规程中,与另外绿色和黄色竞品的表现比较,黑色曲线代表的第 5 代 FRED Pt®其最大的反向恢复电流 IRRM 峰值更低,而且波形更稳定,没有“毛刺”。对于整个系统来说,这种“柔和”的低振荡、低反向电压尖峰的特性,意味着更低的 EMI 和开关功率损耗,其价值不言而喻。
图2, 第 5 代 FRED Pt® 超快恢复二极管反向恢复特性曲线
03 低耗
二极管的功率损耗主要包括开关损耗、正向(导通)损耗和反向损耗三个部分,第 5 代 FRED Pt®在降低损耗上做了一系列优化,要说起来,这是一个并不简单的“系统工程”。
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开关损耗:对于高频器件,开关损耗对总功率损耗的影响更为突出。前面提到,由于第 5 代 FRED Pt® 的反向恢复时间 trr 更短,且反向恢复电流波形尖峰小、振荡小,这些因素都有效降低了开关损耗。
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正向损耗:影响正向损耗的重要参数就是正向压降 VF,VF 越小正向损耗越低。不过从制造工艺原理上讲,更高的 trr 开关速度和更低的 VF 是难于同时实现的,往往减少 trr 的举措反而会令 VF 增加。而第 5 代 FRED Pt® 很好地实现了这两者之间平衡,在“快”的同时仍然保持了较低的 VF。比如第 5 代 FRED Pt®中 H 型整流器与同类整流器方案相比,在正向压降相同的情况下,开关损耗却降低了 40%,进而降低了整体功率损耗。
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反向损耗:得益于先进工艺带来的低漏电电流,第 5 代 FRED Pt® 也能够将反向损耗控制在低位。
上述诸多举措的合力,最终造就了第 5 代 FRED Pt® 的整体功率损耗,与同类硅片解决方案相比降低了 10%。
图3, 第 5 代 FRED Pt® 超快恢复二极管具有更低的功率损耗
04 高效
与低损耗直接关联的,就是器件更高的效率。第 5 代 FRED Pt® 转换率可以达到 98.3%,而竞品中最好的效率表现是 98.15%。虽然从数值上看仅有 0.15% 的差距,但是试想在一个 15KW 的电源中,这个差距就意味减少了 22.5W 的额外热量,热量低,电源系统所需的散热片就小,所以看似“细微”的效率提升,对电源系统整体性能改善的意义不容小觑。

05 市场定位和路线图
可见,快、柔和、低耗、高效——第 5 代FRED Pt® 超快恢复二极管的突出优势,让人难以拒绝。不过在实际应用中,想要精准选型,还是要对不同料号的特性以及 FRED Pt® 整体的发展路线有个清晰的了解。
图5, 第 5 代FRED Pt® 超快恢复二极管 6 种器件性能一览


未来,第 5 代 FRED Pt®还会向两个方向去进化。其一,发展出车规器件——这显然是 Vishay 的强项——吃定这种高门槛应用 ( FRED Pt®AEC-Q101 认证产品已通过零件平均值测试 (PAT) 和统计良率界限 (SYL) 分析,确保电气参数满足汽车应用高质量水平的要求);其二,推出低压产品(600V / 650V),丰富产品线,扩大应用覆盖面。
到时候,希望第 5 代 FRED Pt® 的七字诀,能够在开发者的手中幻化出各种“神功”,惠及更多的用户。
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