要想了解PC电源,就得了解什么是肖特基整流

作者:中国电子网 日期:2020-11-27 14:05:03 人气: 栏目:技术应用

通常情况下对于爱倒腾的小伙伴肯定知道在PC电源的上通常会提到“同步整流”和“肖特基整流”两个结构,而这两个整流结构也是目前PC电源的主流,而且用“平分秋色”来形容他们的市场份额也是非常恰当的。只是我们仔细观察的话,就会发现肖特基整流常见于入门级产品,而同步整流则常见于中高端产品,两者的定位早已确定,俨然已是PC电源的身份象征。但不知道大家有没有想过,为什么它们能有如此明确的定位区分呢?

电源+12V输出的整流电路(上图为ROG Strix 750W电源)

肖特基整流和同步整流一般位于PC电源的低压侧,也就是我们常说的二次侧,其中肖特基整流除了+12V使用外,也会用在+5V和+3.3V输出上,当然也有+12V使用肖特基整流而+5V与+3.3V通过DC-DC从+12V转出的产品;而同步整流则多数应用在+12V上,基本上都是搭配DC-DC实现+5V和+3.3V的输出,但甚少有+12V使用同步整流、+5V与+3.3V使用肖特基整流的产品,因为这种结构无论是性能还是成本都没有优势,堪称是一种“奇葩组合”。

因此当我们提到电源采用的是同步整流还是肖特基整流时,多数情况下都是指代+12V输出的低压整流方式。而+12V在今天已经是PC电源的输出大头,往往能占据输出功率80%甚至更高的组成,所以同步整流和肖特基整流的优劣,对电源性能的表现起到了重要的决定性作用。

什么是肖特基整流?

肖特基二极管(上图为技嘉P650B电源)

肖特基二极管是以其发明者肖特基博士(Schottky)命名,全称为Schottky Barrier Diode,即肖特基势垒二极管,简称SBD,是一种低功耗的超高速半导体器件。其使用方法与快速恢复二极管有些类似,但两者的特性有明显的差异,快速恢复二极管的反向恢复时间一般在50微秒左右,而肖特基二极管的反向恢复时间更短,可以达到纳秒级,而且正向导通的压降更低,不过其相比快速恢复二极管在耐压值和漏电流上有所不如,因此肖特基二极管常用于高频、低压、大电流的场合中,例如PC电源就是一个很好的应用场合。

肖特基整流电路原理简图

使用肖特基二极管进行整流的优势是电路结构比较简单,而且转换效率还算不错,普遍可以达到80%以上,因此入门级的PC电源在二次侧部分大都使用肖特基整流。肖特基整流电路的简化图如下所示,当晶体管Q1导通时,电流不流向肖特基二极管D1,而晶体管Q2断开时,正向电流则会流向D1, 由于二极管有单向导通的特性,因此只要晶体管Q1能实现导通和断开的切换,就可以实现整个电路的整流输出,而这部分的控制并不需要专门的驱动电路。

PFR40L60CT肖特基二极管的压降曲线

从这个电路我们也可以看出,由于晶体管导通时的能量损耗极低,因此整个电路损耗大部分都是肖特基二极管的正向压降带来的。肖特基二极管的正向压降并不是固定值,实际上会随着通过电流的增加而增加,但并不是线性关系,具体的曲线会根据产品的不同而不同,例如上图就是PFR40L60CT肖特基二极管的正向压降曲线 ,可以看到其正向压降在输出电流10A时,基本都处于0.4V左右,这意味着其此时损耗的功率为0.4V*10A=4W。

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