WO2016192448A1 - 一种碳化硅二极管抗浪涌装置 - Google Patents

一种碳化硅二极管抗浪涌装置 Download PDF

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王吉信
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Abstract

一种碳化硅二极管抗浪涌装置，包括升压型开关电源BOOST拓扑交流输入电源功率因数校正PFC电路中的SIC二极管的并联电路，其中，所述并联电路的一条支路包括一个主SIC二极管，所述并联电路的另一条支路包括串联的一个辅SIC二极管与用于浪涌分流的导通门限偏置模块。上述装置提高了并联电路的导通压降，使其在电路正常工作时不导通，只在浪涌过流时分流保护主SIC二极管且解决抗浪涌冲击的SIC二极管需要独立散热的问题。

Description

一种碳化硅二极管抗浪涌装置 技术领域
本申请涉及但不限于电源领域，尤其涉及交流输入电源功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)装置。
背景技术
升压型开关电源BOOST结构的有源功率因数校正电路普遍使用在当前的交流开关电源中，碳化硅(SIC)二极管在PFC电路的应用也越来越广泛。SIC二极管在PFC电路中承受的冲击电流往往数倍于自身正常工作时流过的电流，SIC二极管本身特性导致其承受瞬间大电流时自身的损耗远远大于普通的二极管，容易造成自身的热损坏。
为了提高SIC二极管的抗浪涌能力，一般采用两个SIC二极管直接并联，这样可以提高抗浪涌能力，但是在正常工作时，两个二极管都有较大功率流过，需要的散热片较大，不符合开关电源高功率密度的发展趋势。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种SIC二极管抗浪涌装置，能够解决抗浪涌冲击的SIC二极管需要独立散热的问题。
本发明实施例公开了一种碳化硅(SIC)二极管抗浪涌装置，包括升压型开关电源BOOST拓扑交流输入电源功率因数校正(PFC)电路中的SIC二极管的并联电路，其中：
所述并联电路的一条支路包括一个主SIC二极管，所述并联电路的另一条支路包括一个辅SIC二极管与用于浪涌分流的导通门限偏置模块，所述辅SIC二极管与所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块串联。
可选地，上述装置中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块包括一个 或两个以上的二极管，所述两个以上的二极管串联连接。
可选地，上述装置中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块中的二极管为普通二级管或SIC二极管。
可选地，上述装置中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块中的二极管为贴片封装的二极管。
可选地，上述装置中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块中的二极管为直插封装的二极管。
可选地，上述装置中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块包括一个瞬态抑制(TVS)二极管。
本发明实施例在主SIC二极管的两端并联一个SIC二极管和一个用于浪涌分流的导通门限偏置模块，从而提高并联电路的导通压降，使其在电路正常工作时不导通，只在浪涌过流时分流保护主SIC二极管且解决抗浪涌冲击的SIC二极管需要独立散热的问题。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图概述
图1是本实施例提供的装置结构示意图；
图2是本实施例的装置中D1的工作特性示意图；
图3是本实施例中自适应过流保护电路之一示意图；
图4是本实施例中自适应过流保护电路之二示意图。
本发明的实施方式
下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
本实施例提供一种SIC二极管抗浪涌装置，如图1所示，包括有升压型开关电源BOOST拓扑交流输入电源功率因数校正(PFC)电路中的SIC二极管的并联电路，其中，该并联电路的一条支路包括一个主SIC二极管(即为 图1中D1)，该并联电路的另一条支路包括一个辅SIC二极管(即为图1中D2)与用于浪涌分流的导通门限偏置模块，所述辅SIC二极管与所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块串联。
从图1可以看出，用于浪涌分流的导通门限偏置模块主要提高了D2所在的回路的导通门限电压，比如D1在节点1比节点2高出1V时导通有电流流过，D2由于导通门限偏置模块存在，需要节点1比节点2高出2V时导通有电流流过。在电源正常工作的时候，电流主要通过D1，D2中基本没有电流流过，因此D2不需要使用散热片，或者D2也可以选择贴片封装的，占用的空间比较小。
电源遇到雷击浪涌冲击的时候，瞬间大电流首先流过D1，由于D1的导通电压随着电流的增大而变大，且导通电压随着器件的温度变高而增大，从而导致节点1与节点2之间压差变大，到达D2所在回路导通压降后，D2开始开通，共同承担浪涌冲击电流。
图2中曲线a即为SIC二极管D1的电压与电流特性曲线，直线为D2回路开始工作时，节点1比节点2高出的正向电压VF1，对应的流过D1的工作电流IF1。当PFC电路中流过D1的电流小于IF1时，D2回路中没有电流流过，当流过D1中的电流超过IF1时，D2和导通门限偏置模块参与分流开始有电流流过。
要说明的是，上述导通门限偏置模块的具体实施有多种方式，本实施例主要以如下两种方式为例进行说明。
导通门限偏置模块的第一种实施方式是，包括一个或两个以上的串联二极管。此时，整个并联电路如图3所示。而串联的二极管的个数可以在电源设计中根据自身的电路需要来选择，可以是一个也可以是许多个。另外，串联的二极管为多个时，D2回路开始工作时需要D1两端的压降越大，还可根据电源功率等级需要选择合适的串联二极管个数。具体采用的二极管可以为普通二级管或SIC二极管，可以是贴片封装或直插封装的二极管。
导通门限偏置模块的第二种实施方式是，包括一个瞬态抑制(TVS，Transient Voltage Suppressor)二极管(如图4中的D3)。此时，整个并联电路如图4所示。D2导通需要节点1比节点2高出的电压为D2导通门限电压 和TVS动作电压之和。
从上述实施例可以看出，本申请通过导通门限偏置模块提高并联二极管D2的导通压降，实现了D2与D1共同分担浪涌冲击电流，而在电路正常工作时，D2不参与工作，因此对相关PFC电路不会产生任何影响。
以上所述，仅为本申请的较佳实例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
工业实用性
本发明实施例提供一种碳化硅二极管抗浪涌装置，通过在主SIC二极管的两端并联一个SIC二极管和一个用于浪涌分流的导通门限偏置模块，从而提高并联电路的导通压降，使其在电路正常工作时不导通，只在浪涌过流时分流保护主SIC二极管且解决抗浪涌冲击的SIC二极管需要独立散热的问题。

Claims (6)

  1. 一种碳化硅SIC二极管抗浪涌装置，包括升压型开关电源BOOST拓扑交流输入电源功率因数校正PFC电路中的SIC二极管的并联电路，其中，
    所述并联电路的一条支路包括一个主SIC二极管，所述并联电路的另一条支路包括一个辅SIC二极管与用于浪涌分流的导通门限偏置模块，所述辅SIC二极管与所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块串联。
  2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块包括一个或两个以上的二极管，所述两个以上的二极管串联连接。
  3. 如权利要求2所述的装置，其中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块中的二极管为普通二级管或SIC二极管。
  4. 如权利要求2或3所述的装置，其中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块中的二极管为贴片封装的二极管。
  5. 如权利要求2或3所述的装置，其中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块中的二极管为直插封装的二极管。
  6. 如权利要求1所述的装置，其中，所述用于浪涌分流的导通门限偏置模块包括一个瞬态抑制TVS二极管。
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