Η δίοδος είναι μια κοινή συσκευή ημιαγωγών, που χρησιμοποιείται κυρίως για ανόρθωση και ρύθμιση τάσης στο κύκλωμα. Κατά τη λειτουργία, λόγω μιας συγκεκριμένης διαφοράς τάσης μεταξύ της κατάστασης ενεργοποίησης και απενεργοποίησης της διόδου, θα δημιουργηθεί μια ορισμένη απώλεια αγωγιμότητας.
Αυτές οι απώλειες αναφέρονται συνήθως ως πτώση τάσης προς τα εμπρός και η επίδραση αυτού του παράγοντα στην κατανάλωση ενέργειας και τη σταθερότητα του συστήματος πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στον πραγματικό σχεδιασμό του κυκλώματος. Αν και η απώλεια αγωγιμότητας της διόδου έχει κάποια κατανάλωση, δεν σημαίνει ότι πρέπει να αποφύγουμε τη χρήση αυτής της συσκευής. Αντίθετα, ο σωστός σχεδιασμός και η βελτιστοποίηση του κυκλώματος μπορούν να ελαχιστοποιήσουν αυτές τις απώλειες, επιτυγχάνοντας έτσι αποτελεσματική, σταθερή και ευέλικτη απόδοση κυκλώματος. Στον πραγματικό σχεδιασμό του κυκλώματος, μπορούμε να λάβουμε κάποια μέτρα για να μειώσουμε την απώλεια αγωγιμότητας της διόδου.
Αρχικά, μπορούμε να επιλέξουμε μια συσκευή διόδου με χαμηλή πτώση τάσης, η οποία μπορεί να ελαχιστοποιήσει την κατανάλωση ενέργειας που προκαλείται από την πτώση τάσης προς τα εμπρός. Δεύτερον, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε τη σταθερότητα και την ταχύτητα απόκρισης του κυκλώματος επιλέγοντας κατάλληλα εξαρτήματα όπως αντιστάσεις και πυκνωτές, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια αγωγιμότητας της διόδου όσο το δυνατόν περισσότερο, διασφαλίζοντας παράλληλα απόδοση.
Η απώλεια αγωγιμότητας του MOSFET είναι ανάλογη με το RDS(ON), ενώ η απώλεια αγωγιμότητας της διόδου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τάση προς τα εμπρός αγωγιμότητας (VF). Οι δίοδοι έχουν συνήθως μεγαλύτερες απώλειες από τα MOSFET και η απώλεια διόδου είναι ανάλογη με το ρεύμα προς τα εμπρός, το VF και τον χρόνο αγωγιμότητας. Δεδομένου ότι η δίοδος άγει όταν το MOSFET είναι απενεργοποιημένο, η απώλεια αγωγιμότητας της διόδου (PCOND(DIODE)) είναι περίπου: PCOND (DIODE)=IDIODE(ON) × VF × (1 - D) Όπου IDIODE(ON) είναι το μέσο ρεύμα κατά τη διάρκεια της περιόδου αγωγιμότητας της διόδου. Όπως φαίνεται στο σχήμα 2, το μέσο ρεύμα κατά τη διάρκεια της περιόδου αγωγιμότητας της διόδου είναι IOUT, επομένως για έναν μετατροπέα buck, το PCOND(DIODE) μπορεί να εκτιμηθεί ως εξής: PCOND(DIODE)=IOUT × VF × ({{4 }} VOUT/VIN) Σε αντίθεση με τον υπολογισμό ισχύος MOSFET, η χρήση του μέσου ρεύματος μπορεί να παρέχει ένα πιο ακριβές αποτέλεσμα υπολογισμού ισχύος, επειδή η απώλεια διόδου είναι ανάλογη του I και όχι του I2. Προφανώς, όσο περισσότερο είναι ενεργοποιημένο το MOSFET ή η δίοδος, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια αγωγιμότητας.
Για έναν μετατροπέα buck, όσο χαμηλότερη είναι η τάση εξόδου, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαρροή ισχύος στη δίοδο επειδή είναι σε κατάσταση ενεργοποίησης για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.
Εάν έχετε ενδιαφέροντα για το τροφοδοτικό μεταγωγής, επικοινωνήστε μαζί μου, μπορούμε να προσαρμόσουμε το τροφοδοτικό για εσάς.
