CN102646671A - 一种功率缓冲二极管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率缓冲二极管，包括由一对引线与芯片通过焊片焊接后，整体封装，外露引线脚构成，其特征在于：所述芯片为电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片两种不同功能的芯片反电极叠加构成。本发明的优点在于：将电压箝位二极管芯片和快恢复二极管芯片反电极串联焊接在一对引线之间，从而构成功率缓冲二极管，结构更加紧凑，在电路的使用中，减少了连接点，降低了故障机率。同时减少了制造工序，降低了生产成本。

Description

一种功率缓冲二极管

技术领域

本发明涉及一种功率缓冲二极管，特别涉及一种小型化、可靠性高的功率缓冲二极管。

背景技术

功率缓冲二极管用于电脑、电视的待机电源，空调、冰箱等家电产品的辅助电源，以及小型电源以取代反激式开关电源中的缓冲器电路。传统的缓冲器电路是由电阻、电容以及快恢复二极管组成，该种结构存在整体体积大、可靠性差的缺点，并且因为生产效率低导致成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种小型化、可靠性高的功率缓冲二极管。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种功率缓冲二极管，主要由一对引线与芯片通过焊片焊接后，整体封装，外露引线脚构成，其特征在于：所述芯片为电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片两种不同功能的芯片反电极叠加构成。

在上述基础上，进一步地，所述叠加芯片结构为：金属焊片在焊接时浸润芯片最外层的金属层，电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片极性相反地进行串接。

在上述基础上，进一步地，所述电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片的串接的一种形式为：电压箝位二极管芯片的N+层与快恢复二极管芯片的N+层之上的金属层通过焊片连接，电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片另一极的P+层上的表面金属层通过焊片分别与两端的引线焊接在一起，这样四者通过金属焊片焊接串接固定成一个整体。

在上述基础上，进一步地，所述电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片的另一种串接形式为：电压箝位二极管芯片的P+与快恢复二极管芯片的P+层上的金属层通过焊片连接，则电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片另一极的N+层上的表面金属层通过焊片分别与两端的引线焊接在一起。

在上述基础上，进一步地，所述快恢复二极管芯片为超快恢复芯片或高效二极管芯片。

本发明的优点在于：将电压箝位二极管芯片和快恢复二极管芯片反电极串联焊接在一对引线之间，从而构成功率缓冲二极管，结构更加紧凑，在电路的使用中，减少了连接点，降低了故障机率。同时减少了制造工序，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明功率缓冲二极管结构示意图。

图2为本发明尖峰电压箝位电路图。

图3功率开关管关断时的电压波形图。

图4为应用于反激式电源的缓冲电路的功率缓冲二极管示意图。

具体实施方式

如图1所示，包括引线1、引线2、电压箝位二极管芯片3、快恢复二极管芯片4。

上述引线1、2之间设有电压箝位二极管芯片3、快恢复二极管芯片4，电压箝位二极管芯片3、快恢复二极管芯片4，具完整的二极管芯片结构，金属焊片与在一定的焊接温度下能浸润芯片最外层的金属层，电压箝位二极管芯片3与快恢复二极管芯片4串接时应极性相反，即电压箝位二极管芯片3的N+层与快恢复二极管芯片4的N+层之上的金属层通过焊片连接在一起，此时电压箝位二极管芯片3与快恢复二极管芯片4另一极的P+层上的表面金属层通过焊片分别与两端的引线焊接在一起，这样四者通过金属焊片焊接串接固定成一个整体；同理另一种选择是：若电压箝位二极管芯片3 的P+与快恢复二极管芯片4的P+层上的金属层通过焊片连接在一起，则电压箝位二极管芯片3与快恢复二极管芯片4另一极的N+层上的表面金属层通过焊片分别与两端的引线焊接在一起。然后使用如环氧树脂之类的封装料在模压机中成型，其余工艺与人所共知的二极管制造工艺相同。其中，快恢复二极管芯片4亦可是同样属于快恢复二极管芯片4同类的超快恢复芯片或高效二极管芯片。

上述的电压箝位二极管芯片3与快恢复二极管芯片4中，电压箝位二极管芯片3具稳定的电压箝位能力，可以将电路中的电压限制在需求的电压范围内，而快恢复二极管芯片4则能够阻断较高的电压以及反向恢复能力。

   将上述的功率缓冲二极管应用到电路中，其具体应用如下：

本发明的创新之处在于将不同技术特点的二极管集成于一只二极管之内，实现了应用于反激式电源中替代传统缓冲器电路的功能，具体实施方式如图2所示的尖峰电压箝位电路图和图3功率开关管关断时的电压波形图所示：

其中图2中，T表示开关变压器；Q表示功率开关管；Vin表示输入直流电压；VQ表示Q 端电压；Vnp表示反射到一次侧的电压；Vo表示输出直流电压；Vzd表示电压箝位二极管两端电压。

其中图3中，VQ(MAX)表示功率开关管 Q 额定电压 VRB(DSS)；Vin表示最大输入直流电压；Vnp表示开关变压器一次侧的反射电压；A表示浪涌电压；B* VQ(MAX)表示Q 耐压保证值。

从上述图中可见，功率开关管导通期间，二极管D 阻断，输入直流电源 VIN 向开关变压器储能，此期间功率开关管VQ ≈ 0 ；

功率开关管截止期间，开关变压器存储的磁能通过变压器二次侧线圈、整流二极管、滤波电容形成 Vo向负载供电完成能量传递。在此期间，开关变压器一次侧出现反射电压Vnp，Vnp与输入直流电压Vin 叠加，成为功率开关管截止期间所承受的电压 ：

VQ = Vnp+ Vin

由于开关变压器漏感的存在，功率开关管截止瞬间，开关变压器的漏感与杂散电容发生高频振荡产生尖峰浪涌电压A，使功率开关管截止瞬间承受更高的电压：

VQ = Vnp + Vin+ A  

功率开关管截止瞬间，开关变压器的漏感与杂散电容发生高频振荡产生的尖峰浪涌电压A与开关变压器一次侧出现的反射电压Vnp叠加，通过功率缓冲二极管中的电压拑位二极管吸收，对尖峰浪涌电压进行抑制。功率开关管两端的电压由：

VQ  = Vin+ Vnp + A变为VQ = Vin + Vzd

即VQ 被箝位于Vin + Vzd 。

箝位电压Vzd的选择：箝位电压Vzd的选择至关重要，它决定着功率开关管的安全性，影响着EMI性能和开关电源整体效率指标。从电路原理分析，箝位电压Vzd的选择原则为：

 Vnp < Vzd < B*VQ(MAX)－Vin

箝位电压Vzd对电路的影响：

从式 Vnp < Vzd < B*VQ(MAX)－Vin可见：Vzd 越接近Vnp则对尖峰电压吸收效果越好，可靠性越高，但整体效率越低；

Vzd越远离Vnp而接近B*VQ(MAX)－Vin则对尖峰电压吸收效果越差，可靠性越低，但整体效率越高。

因此通过选择适当的箝位电压Vzd值，对尖峰浪涌电压进行抑制，可以有效保护Q晶体管遭受损害。

实施例1

图4是功率缓冲二极管应用于反激式电源的典型电路图。图中，功率缓冲二极管替代阻容式功率缓冲电路。其应用为当因变压器泄漏电感引起功率释放，浪涌电压加于MOSFET之上时，功率缓冲二极管可以有效吸收浪涌，从而保护MOSFET，避免过电压的伤害。

本实施例只是该功率缓冲二极管的典型实施方式，并不局限于该应用方式。

Claims (5)

1.一种功率缓冲二极管，主要由一对引线与芯片通过焊片焊接后，整体封装，外露引线脚构成，其特征在于：所述芯片为电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片两种不同功能的芯片反电极叠加构成。

2.根据权利要求1所述的一种功率缓冲二极管，其特征在于：所述叠加芯片结构为：金属焊片在焊接时浸润芯片最外层的金属层，电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片极性相反地进行串接。

3.根据权利要求2所述的一种功率缓冲二极管，其特征在于：所述电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片的串接形式为：电压箝位二极管芯片的N+层与快恢复二极管芯片的N+层之上的金属层通过焊片连接，电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片另一极的P+层上的表面金属层通过焊片分别与两端的引线焊接在一起，这样四者通过金属焊片焊接串接固定成一个整体。

4.根据权利要求2所述的一种功率缓冲二极管，其特征在于：所述电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片的串接形式为：电压箝位二极管芯片的P+与快恢复二极管芯片的P+层上的金属层通过焊片连接，则电压箝位二极管芯片与快恢复二极管芯片另一极的N+层上的表面金属层通过焊片分别与两端的引线焊接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种功率缓冲二极管，其特征在于：所述快恢复二极管芯片为超快恢复芯片或高效二极管芯片。

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