| 很多設計都採用一個轉換器設計（網路）工具推薦的二極體。這並非總是二極體的最優選擇。本文將探討一些在選擇正確的二極體時應仔細考慮的典型參數，以及如何應用這些參數來快速確定選型的正確與否。
任何非同步直流/直流轉換器都需要一個所謂的續流二極體。為了優化方案的整體效率，通常傾向於選擇低正向電壓的肖特基管。很多設計都採用一個轉換器設計（網路）工具推薦的二極體。這並非總是二極體的最優選擇。更何況，如果設計工具不考慮熱性能和漏電流之間的動態變化，則極有可能發生實際性能有別於設計工具的分析 或模擬出的結果。本文將探討一些在選擇正確的二極體時應仔細考慮的典型參數，以及如何應用這些參數來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。左側是開關S1閉合時（時間為T1）的電流情況，右側是開關S1打開時（時間為T2）的電流情況。
圖1:非同步直流/直流降壓轉換器基本框圖
當時間為T2時，輸出電流（Iout）流經D1.所產生的損耗與D1的正向電壓（Vfw）和輸出電流直接相關。PT2等於Iout*Vfw.顯然，我們希望儘可能降低以控制損耗，減少發熱。T1期間，D1處於阻斷狀態。唯一的電流是反向電流。此電流相對較弱，並且主要由阻斷電壓或輸入電壓Vin決定。T1階段二極體產生的功耗，稱為PT1,大致等於Ir*Vin.
對於任何肖特基二極體，在設計時都存在一個取捨。即此設備要麼針對低Vf進行優化，要麼針對低Ir進行優化。因此，如果選擇低Vf,則Ir就較高，反之 亦然。在實際應用設計時，重要的是不僅要觀察Vf或Ir的值，還要分析它們在實際操作中會產生什麼結果。Vf和Ir都會隨溫度變化而改變。當溫度升 高，Vf會降低，在二極體升溫的同時降低了熱擴散。但非常不幸的是，Ir會隨著二極體溫度升高而增加。所以，二極體溫度越高，漏電流就越多，內部功耗就越 多，這樣就使得二極體溫度更高，從而再次增加漏電流，如此循環。
如果堅持採用基本的非同步直流/直流轉換器的設計案例，不妨做一個基本 分析以確定二極體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（DC=Vout/Vin）。電壓輸入和輸出 的比值越低，T2的時間就越長，PT2對整個二極體的功耗影響也就越大。反之亦然，T1越長（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。
以兩個直流/直流轉換器為例，兩個都是24V輸入電壓，但其中一個是18V輸出電壓而另一個是5V.使用Vin和Vout的比值計算得到占空比，並且使用數據表中的Vf和Ir值計算出二極體內總功率的損失。然後根據總功耗計算出由此導致的二極體溫度，並查找在此溫度下的Vf和Ir實際數值。最後根據新的二極體溫度重新算出內部功耗。這個迭代過程可以重複多次以提高精確度，但如果只想大致表明Vf和Ir的不同取捨所產生的影響，單次迭代就足夠了。
設備溫度可使用描述熱性質的基本熱方程計算，和用於描述電壓，電流，電阻的計算並無不同。一旦知道了設備的內部功耗（Ptot），就可以用它乘以結點到 環境的熱阻（Rtja），計算出設備結點處的溫度變化。把它加上環境溫度，就得到了該設備在此功耗和環境溫度下的最終結點溫度。
圖2:兩個直流/直流轉換器的分析結果
在圖2中可以發現，在上述兩種情況中，在第二次溫度傳遞Tb時，低Vf的二極體開始變熱。其中的原理是，在電流一定的情況下，二極體因在T2時產生損耗 而變熱。隨著二極體溫度升高，漏電流If增加，正向電壓Vf減少。然而，增加的速度遠高於減少的速度。其結果就是二極體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T2較長，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 輸出電流增加，二極體溫度迅速上升。在較高的電流下，可以看到事實上溫度已超出了指定範圍之外。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PT2.二極體內較少的發熱量意味著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（或者說輸出電壓和輸入電壓越接近），二極體的熱效應就越佳。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體的負擔。
熱逃逸
以上討論的隨溫度升高而增加的效應會帶來一個普遍問題，叫作熱逃逸。升高的溫度會導致溫度進一步升高，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。
目前常見的做法是對功耗設計進行模擬運行。可以使用標準的模擬工具，也可使用網上常用的模擬工具。仔細檢查熱效應是非常必要的。對於打算使用的二極體， 極有可能所使用的工具並未採用正確的熱模型，或者其熱參數（很可能和布局相關）與設計不相符合。很顯然，並非每個二極體都一模一樣，因而絕對不贊同在模擬 設計時使用“相似”的二極體，然後假定它們的熱效應（以及潛在的電效應）也相似。雖然並非總是可行，但在此仍然建議始終製作原型並驗證其正確效應。 |
