新能源汽車充電系統(tǒng)中的肖特基二極管應(yīng)用：如何優(yōu)化能效？|MDD

隨著新能源汽車市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，充電系統(tǒng)作為其關(guān)鍵組成部分，對(duì)效率、體積和可靠性提出了更高要求。肖特基二極管（Schottky Diode）因其低正向壓降、快恢復(fù)特性、開關(guān)速度快等優(yōu)勢(shì)，成為新能源汽車充電模塊中不可或缺的重要元器件。

一、肖特基二極管在充電系統(tǒng)中的作用

在新能源汽車的車載充電器（OBC）、DC/DC轉(zhuǎn)換器及整流模塊中，肖特基二極管主要承擔(dān)以下功能：

整流功能：在AC-DC整流階段，肖特基二極管可用作輸出整流器，減少導(dǎo)通損耗。

自由wheeling（續(xù)流）二極管：在DC/DC降壓（Buck）或升壓（Boost）拓?fù)渲凶鳛槔m(xù)流二極管，降低反向恢復(fù)損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。

極性保護(hù)：防止電池接反或電路中出現(xiàn)負(fù)電壓，保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行。

二、肖特基二極管如何優(yōu)化充電能效？

降低正向壓降，減少功率損耗

肖特基二極管的正向壓降（VF）通常在0.2V~0.5V之間，遠(yuǎn)低于普通硅整流二極管的0.7V左右。當(dāng)通過(guò)較大的充電電流時(shí)，壓降越小所帶來(lái)的導(dǎo)通功耗就越低。以一顆肖特基管承載20A電流為例，若VF為0.4V，則導(dǎo)通損耗為8W，而若使用普通整流二極管（VF約為0.7V），損耗則達(dá)到14W，效率差異顯著。

快速開關(guān)，減少反向恢復(fù)損耗

肖特基二極管為金屬-半導(dǎo)體結(jié)結(jié)構(gòu)，幾乎無(wú)存儲(chǔ)電荷，反向恢復(fù)時(shí)間（Trr）極短，基本接近零。這一特性使其在高頻充電模塊中具有更低的開關(guān)損耗，適用于數(shù)百kHz甚至MHz級(jí)別的工作頻率，從而幫助提升系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)換效率。

降低EMI，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

肖特基二極管的快速開關(guān)特性雖然有助于降低損耗，但也可能引入高頻噪聲。通過(guò)選擇低Qrr、低電容封裝產(chǎn)品，并配合濾波或軟開關(guān)技術(shù)，可以有效抑制EMI，保障充電系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、選型與注意事項(xiàng)

耐壓裕量要充足：在新能源汽車的OBC或DC-DC電路中，肖特基二極管的耐壓需高于輸出電壓的1.2~1.5倍，避免電壓沖擊導(dǎo)致?lián)舸?/p>

關(guān)注封裝與散熱：大電流工作時(shí)要重視封裝熱阻，優(yōu)選TO-220、TO-247、DPAK、MBR等低熱阻封裝，搭配良好的散熱設(shè)計(jì)可大幅提升器件可靠性。

避免漏電流過(guò)大：肖特基二極管在高溫下的反向漏電流較大，選型時(shí)應(yīng)考慮Tj與Ir的變化趨勢(shì)，避免系統(tǒng)待機(jī)功耗過(guò)高或影響壽命。

綜上，肖特基二極管憑借其低VF、快恢復(fù)、低損耗等特性，正在新能源汽車充電系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。通過(guò)合理選型與系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化，可以有效降低導(dǎo)通與開關(guān)損耗，提高能效，延長(zhǎng)整機(jī)壽命。作為MDD的FAE，我們建議在設(shè)計(jì)之初就綜合考慮工作電壓、電流、熱設(shè)計(jì)和EMI等因素，充分發(fā)揮肖特基二極管在高效能源轉(zhuǎn)換中的核心優(yōu)勢(shì)。