东芝Super Junction功率MOSFET，有效提高电源效率

『东芝在新一代具有超结(Super Junction)结构的DTMOSVI系列中推出高速二极管型功率MOSFET—DTMOSVI（HSD），该系列适用于包括数据中心和光伏功率调节器等应用的开关电源。首批采用TO-247封装的两款650 V N沟道功率MOSFET产品TK042N65Z5和TK095N65Z5。新产品采用高速二极管，旨在改善桥式电路和逆变电路应用中至关重要的反向恢复特性。

与标准型DTMOSVI相比，新产品将反向恢复时间（trr）缩短了65 %，并将反向恢复电荷（Qrr）减少88 %（测试条件：-dIDR/dt＝100 A/μs）。新产品采用的DTMOSVI（HSD）工艺改善了东芝DTMOSIV系列（DTMOSIV（HSD））的反向恢复特性，并在高温下具有更低的漏极截止电流。

此外，新产品的品质因数“漏极-源极导通电阻×栅极-漏极电荷”也更低。相较于东芝现有的TK62N60W5器件，TK042N65Z5的高温漏极截止电流降低了约90 %，漏极-源极导通电阻×栅极-源极电荷降低了72 %。这将一进步将降低功率损耗，有助于提高产品效率。在1.5 kW LLC电路测试中，与使用TK62N60W5相比，使用TK042N65Z5可使电源效率提高约为0.4 %。东芝计划在未来扩展DTMOSVI（HSD）的产品线。新器件将采用TO-220和TO-220SIS通孔型封装，以及TOLL和DFN 8Í8表贴型封装。』

（作者：东芝；出处：https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/news-topics/2024/02/mosfet-20240222-1.html )

TK042N65Z5 t_rr＝160 ns（典型值）
TK095N65Z5 t_rr＝115 ns（典型值）

High-speed switching time due to low gate-drain charge:
TK042N65Z5 Q_gd＝35 nC（典型值）
TK095N65Z5 Q_gd＝17 nC（典型值）

主要规格 : 

TK042N65Z5 Datasheet
TK095N65Z5 Datasheet



资料来源: 东芝( https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/news-topics/2024/02/mosfet-20240222-1.html )



以下為使用TK095N65Z5的1.6 kW服务器电源参考框图, 采用的半无桥PFC电路设计


资料来源: 东芝( https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/design-development/referencedesign/detail.RD240.html )

无桥(Bridgeless) PFC : 

在电路中，交流输入被整流然后通过电容产生直流输出。PFC电路使输入电流更接近正弦波，从而消除相位差，使输入电压和电源功率因数更接近1。无桥PFC电路集成了桥式二极管的功能和PFC，下图显示无桥PFC的基本配置和交流输入每个半周期的电流路径。当交流输入为正半周时，Qa切换，Da为PFC输出二极管。此时，Qb工作在整流模式。另一方面，在负半周期期间，Qb和Dc执行切换，Qa工作在整流模式。

 

半无桥(Semi-bridgeless) PFC : 

该电源所采用的半无桥PFC电路的操作。这是一种无桥PFC，在交流电源侧添加了一个二极管。两个二极管（Daa和Dbb）通过Daa和Dbb将PFC输出接地连接到输入线，并且输入线电压不是浮动的，而是正常的参考地。因此，PFC电路的输入电压是以地为基准的整流正弦波。因此，此PFC电路可以抑制噪声问题。Dcc和Ddd是用于在初始启动期间对电容进行峰值充电的浪涌二极管。