肖特基二极管在电源管理中的应用分析

图2表示的是分析结果。此例中的计算使用了PMEG3050BEP(优化为低Ir)和PMEG3050EP(优化为低Vf)二极管。输出电流范围为1~3A。这里比较了低Vf型和低Ir型二极管的温度。初始温度假定为25℃。图中同时给出了Ta(第一次传递温度计算)和Tb(第二次传递)。左侧是5V输出的直流/直流转换器的结果，右侧是18V输出的直流/直流转换器(两者的输入电压都是24V)。计算时假定Rtja采用基本的200K/W，然后根据占空比进行调节。肖特基二极管的数据表给出了瞬时热效应曲线，允许设计者根据具体的脉冲占空比(短暂脉冲电流的热效应要优于连续电流)决定实际的热阻。请注意，任何应用中的二极管总热阻取决于很多因素，布局是其中较为重要的一个。

图2：两个直流/直流转换器的分析结果。

在图2中可以发现，在上述两种情况中，在第二次温度传递Tb时，低Vf的二极管开始变热。其中的原理是，在电流一定的情况下，二极管因在T2时产生损耗而变热。随着二极管温度升高，漏电流If增加，正向电压Vf减少。然而，增加的速度远高于减少的速度。其结果就是二极管内的总功耗增加较快。在较高的输出电流下PT2也较高，使得PT1增加较快，所以在高电流下斜率较为陡峭。

同样，从中也能看到输入输出电压比的效果。左侧显示的是5V输出、低占空比直流/直流转换器。占空比较低意味着T2较长，PT2就更多。因此，较多的初始热量导致Ir增加更快，PT1更高。最终结果就是随着输出电流增加，二极管温度迅速上升。在较高的电流下，可以看到事实上温度已超出了指定范围之外。右侧显示较高的18V输出电压导致更高的占空比，从而抑制了PT2。二极管内较少的发热量意味着Ir增加较少，因此，PT1和总体温度也都增加较少。

可以得出结论，占空比越高(或者说输出电压和输入电压越接近)，二极管的热效应就越佳。例如，如果如前述计算，12V到2.5V的转换器要比12V到5V的转换器更能加重二极管的负担。

热逃逸

以上讨论的随温度升高而增加的效应会带来一个普遍问题，叫作热逃逸。升高的温度会导致温度进一步升高，直到部件损坏。因此，强烈建议在所有设计中彻底检查此现象。

目前常见的做法是对功耗设计进行模拟运行。可以使用标准的模拟工具，也可使用网上常用的模拟工具。仔细检查热效应是非常必要的。对于打算使用的二极管，极有可能所使用的工具并未采用正确的热模型，或者其热参数(很可能和布局相关)与设计不相符合。很显然，并非每个二极管都一模一样，因而绝对不赞同在模拟设计时使用“相似”的二极管，然后假定它们的热效应(以及潜在的电效应)也相似。虽然并非总是可行，但在此仍然建议始终制作原型并验证其正确效应。