功率因數(shù)校正(PFC)市場(chǎng)主要受與降低諧波失真有關(guān)的全球性規(guī)定影響。歐洲的EN61000-3-2是交直流供電市場(chǎng)的基本規(guī)定之一，在英國(guó)、日本和中國(guó)也存在類似的標(biāo)準(zhǔn)。EN61000-3-2規(guī)定了所有功耗超過75W的離線設(shè)備的諧波標(biāo)準(zhǔn)。由于北美沒有管理PFC的規(guī)定，能源節(jié)省和空間/成本的考慮成為在消費(fèi)類產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)和通信領(lǐng)域中必須使用PFC的附加驅(qū)動(dòng)因素。
主動(dòng)PFC有兩種通用模式：使用三角形和梯形電流波形的不連續(xù)電流模式(DCM)和連續(xù)電流模式(CCM)。DCM模式一般用于輸出功率在75W到300W之間的應(yīng)用；CCM模式用于輸出功率大于300W的應(yīng)用。當(dāng)輸出功率超過250W時(shí)，PFC具有成本效益，因?yàn)槠渌矫?比如效率)得到了補(bǔ)償性的提高，因此實(shí)際上不增加額外的成本。
主動(dòng)PFC是服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)(SSI)一致性的要求：供電模塊應(yīng)該采用帶主動(dòng)功率因數(shù)校正的通用電源輸入，從而可以減少諧波，符合EN61000-3-2和JEIDA MITI標(biāo)準(zhǔn)。這就需要高功率密度應(yīng)用能夠提供較寬的輸入電壓范圍(85~265V)，從而給PFC級(jí)電路使用的半導(dǎo)體提出了特殊的要求。
在輸入85V交流電壓時(shí)，必須有最低的Rdson，因?yàn)閭鲗?dǎo)熱損失與輸入電壓的3次方成反比關(guān)系。這種MOSFET管的高頻工作能夠顯著減少升壓抑制。因此晶體管的快速開關(guān)特性是必須的。升壓二極管應(yīng)該具有快速開關(guān)、低Vf和低Qrr特性。為了減少M(fèi)OSFET在接通時(shí)的峰值電流壓力，低Qrr是必須的。如果沒有這一特性，升壓MOSFET將增加溫度和Rdson，導(dǎo)致更多的功率損失，從而降低效率。在高功率密度應(yīng)用中效率是取得較小體積(30W/cm3英寸)和減少無源器件尺寸的關(guān)鍵因素。因此高的開關(guān)頻率必不可少。
為了設(shè)計(jì)效率和外形尺寸最優(yōu)的CCM PFC，升壓二極管還必須具備以下一些特性：較短的反向恢復(fù)和正向恢復(fù)時(shí)間；最小的儲(chǔ)存電荷Q；低的漏電流和最低的開關(guān)損耗。過壓和浪涌電流能力非常重要，它們能夠用來處理PFC中由啟動(dòng)和交流回落引起的浪涌和過電流。這些特性只有用碳化硅肖特基二極管(SiC肖特基二極管)才能實(shí)現(xiàn)。
由于SiC肖特基二極管中缺少正向和反向恢復(fù)電荷，因此可以用更小的升壓MOSFET。這樣做除了成本得到降低外，器件溫度也會(huì)降低，從而使SMPS具有更高的可靠性。
由于SiC肖特基二極管的開關(guān)行為獨(dú)立于正向電流(Iload)、開關(guān)速度(di/dt)和溫度，因此這種二極管在設(shè)計(jì)中很容易使用。在設(shè)計(jì)中采用SiC肖特基二極管能夠?qū)崿F(xiàn)最大的開關(guān)工作頻率(最高可達(dá)1MHz)，從而可以使用更小體積的無源器件。
最低的開關(guān)損耗和低的Vf能使用更小的散熱器或風(fēng)扇。另外，由于具有正的溫度系數(shù)，SiC肖特基二極管能夠非常方便地并行放置。
thinQ!2G向理想的高電壓二極管邁進(jìn)
新一代IFX SiC肖特基二極管(thinQ!2G)融合了普通SiC肖特基二極管和雙極pn結(jié)構(gòu)，從而具有非常高的浪涌電流承受能力和穩(wěn)定的過壓特性。
圖1對(duì)SiC肖特基二極管結(jié)構(gòu)與合并后的pn肖特基二極管概念進(jìn)行比較。p區(qū)域針對(duì)發(fā)射極效率和電導(dǎo)率作了優(yōu)化，因此在正向電壓超過4V時(shí)能用作浪涌電流的旁路通道。
圖1：(a) 傳統(tǒng)SiC肖特基二極管的截面圖；(b) 具有合并p摻雜島的thinQ!2G SiC二極管
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