任何非同步直流/直流轉換器都需要一個(gè)所謂的續流二極管。為了優(yōu)化方案的整體效率，通常傾向于選擇低正向電壓的肖特基管。很多設計都采用一個(gè)轉換器設計（網(wǎng)絡(luò )） 工具推薦的二極管。這并非總是二極管的最優(yōu)選擇。更何況，如果設計工具不考慮熱性能和漏電流之間的動(dòng)態(tài)變化，則極有可能發(fā)生實(shí)際性能有別于設計工具的分析 或模擬出的結果。本文將探討一些在選擇正確的二極管時(shí)應仔細考慮的典型參數，以及如何應用這些參數來(lái)快速確定選型的正確與否。

檢查損耗

圖1給出了非同步直流/直流降壓轉換器的基本框圖。D1是所需的肖特基管。左側是開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)（時(shí)間為T(mén)1）的電流情況，右側是開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)時(shí)（時(shí)間為T(mén)2）的電流情況。

　　圖1：非同步直流/直流降壓轉換器基本框圖。

當時(shí)間為T(mén)2時(shí)，輸出電流（Iout）流經(jīng)D1。所產(chǎn)生的損耗與D1的正向電壓（Vfw）和輸出電流直接相關(guān)。PT2等于Iout*Vfw。顯然，我們希望盡可能降低以控制損耗，減少發(fā)熱。

T1期間，D1處于阻斷狀態(tài)。唯一的電流是反向電流。此電流相對較弱，并且主要由阻斷電壓或輸入電壓Vin決定。T1階段二極管產(chǎn)生的功耗，稱(chēng)為PT1，大致等于Ir*Vin。

對于任何肖特基二極管，在設計時(shí)都存在一個(gè)取舍。即此設備要么針對低Vf進(jìn)行優(yōu)化，要么針對低Ir進(jìn)行優(yōu)化。因此，如果選擇低Vf，則Ir就較高，反之 亦然。在實(shí)際應用設計時(shí)，重要的是不僅要觀(guān)察Vf或Ir的值，還要分析它們在實(shí)際操作中會(huì )產(chǎn)生什么結果。Vf和Ir都會(huì )隨溫度變化而改變。當溫度升 高，Vf會(huì )降低，在二極管升溫的同時(shí)降低了熱擴散。但非常不幸的是，Ir會(huì )隨著(zhù)二極管溫度升高而增加。所以，二極管溫度越高，漏電流就越多，內部功耗就越 多，這樣就使得二極管溫度更高，從而再次增加漏電流，如此循環(huán)。

如果堅持采用基本的非同步直流/直流轉換器的設計案例，不妨做一個(gè)基本 分析以確定二極管內部功耗和由此導致的設備溫度。直流/直流轉換器的運行占空比與電壓輸入輸出的比值直接相關(guān)（DC=Vout/Vin）。電壓輸入和輸出 的比值越低，T2的時(shí)間就越長(cháng)，PT2對整個(gè)二極管的功耗影響也就越大。反之亦然，T1越長(cháng)（或和的比值越高），PT2對總功耗的影響就越小，PT1的作 用就越大。

以?xún)蓚�(gè)直流/直流轉換器為例，兩個(gè)都是24V輸入電壓，但其中一個(gè)是18V輸出電壓而另一個(gè)是5V。使用Vin和Vout的比值計算得到占空比，并且使用數據表中的Vf和Ir值計算出二極管內總功率的損失。然后根據總功耗計算出由此導致的二極管溫度，并查找在此溫度下的Vf和Ir實(shí)際數值。最后根據新的二極管溫度重新算出內部功耗。這個(gè)迭代過(guò)程可以重復多次以提高精確度，但如果只想大致表明Vf和Ir的不同取舍所產(chǎn)生的影響，單次迭代就足夠了。

設備溫度可使用描述熱性質(zhì)的基本熱方程計算，和用于描述電壓，電流，電阻的計算并無(wú)不同。一旦知道了設備的內部功耗（Ptot），就可以用它乘以結點(diǎn)到 環(huán)境的熱阻（Rtja），計算出設備結點(diǎn)處的溫度變化。把它加上環(huán)境溫度，就得到了該設備在此功耗和環(huán)境溫度下的最終結點(diǎn)溫度。

圖2表 示的是分析結果。此例中的計算使用了PMEG3050BEP（優(yōu)化為低Ir）和PMEG3050EP（優(yōu)化為低Vf）二極管。輸出電流范圍為1~3A。這 里比較了低Vf型和低Ir型二極管的溫度。初始溫度假定為25℃。圖中同時(shí)給出了Ta（第一次傳遞溫度計算）和Tb（第二次傳遞）。左側是5V輸出的直流 /直流轉換器的結果，右側是18V輸出的直流/直流轉換器（兩者的輸入電壓都是24V）。計算時(shí)假定Rtja采用基本的200K/W，然后根據占空比進(jìn)行 調節。肖特基二極管的數據表給出了瞬時(shí)熱效應曲線(xiàn)，允許設計者根據具體的脈沖占空比（短暫脈沖電流的熱效應要優(yōu)于連續電流）決定實(shí)際的熱阻。請注意，任何 應用中的二極管總熱阻取決于很多因素，布局是其中較為重要的一個(gè)。

　　圖2：兩個(gè)直流/直流轉換器的分析結果。

在圖2中可以發(fā)現，在上述兩種情況中，在第二次溫度傳遞Tb時(shí)，低Vf的二極管開(kāi)始變熱。其中的原理是，在電流一定的情況下，二極管因在T2時(shí)產(chǎn)生損耗 而變熱。隨著(zhù)二極管溫度升高，漏電流If增加，正向電壓Vf減少。然而，增加的速度遠高于減少的速度。其結果就是二極管內的總功耗增加較快。在較高的輸出 電流下PT2也較高，使得PT1增加較快，所以在高電流下斜率較為陡峭。

同樣，從中也能看到輸入輸出電壓比的效果。左側顯示的 是5V輸出、低占空比直流/直流轉換器。占空比較低意味著(zhù)T2較長(cháng)，PT2就更多。因此，較多的初始熱量導致Ir增加更快，PT1更高。最終結果就是隨著(zhù) 輸出電流增加，二極管溫度迅速上升。在較高的電流下，可以看到事實(shí)上溫度已超出了指定范圍之外。右側顯示較高的18V輸出電壓導致更高的占空比，從而抑制 了PT2。二極管內較少的發(fā)熱量意味著(zhù)Ir增加較少，因此，PT1和總體溫度也都增加較少。

可以得出結論，占空比越高（或者說(shuō)輸出電壓和輸入電壓越接近），二極管的熱效應就越佳。例如，如果如前述計算，12V到2.5V的轉換器要比12V到5V的轉換器更能加重二極管的負擔。

熱逃逸

以上討論的隨溫度升高而增加的效應會(huì )帶來(lái)一個(gè)普遍問(wèn)題，叫作熱逃逸。升高的溫度會(huì )導致溫度進(jìn)一步升高，直到部件損壞。因此，強烈建議在所有設計中徹底檢查此現象。

目前常見(jiàn)的做法是對功耗設計進(jìn)行模擬運行�？梢允褂脴藴实哪�擬工具，也可使用網(wǎng)上常用的模擬工具。仔細檢查熱效應是非常必要的。對于打算使用的二極管， 極有可能所使用的工具并未采用正確的熱模型，或者其熱參數（很可能和布局相關(guān)）與設計不相符合。很顯然，并非每個(gè)二極管都一模一樣，因而絕對不贊同在模擬 設計時(shí)使用“相似”的二極管，然后假定它們的熱效應（以及潛在的電效應）也相似。雖然并非總是可行，但在此仍然建議始終制作原型并驗證其正確效應。