ショットキ・バリア・ダイオードの損失計算方法

1. SBDダイオードの損失計算
2015年4月1日
堀米 毅
Ｔsuyoshi.horigome@gmail.com
1Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(1)順方向損失
(2)逆方向損失
Appendix: LＴspiceを活用して順方向損失を検証
SBDの出力電流を決定する際の損失計算方法です。
高温時損失計算をする場合、順方向特性だけではなく、
逆方向特性も考慮する必要があります。
事例：
型名：D5S6M
メーカー：新電元工業

2. 2Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(1)順方向損失
データシートの絶対最大定格表より、50[Hz]正弦波で抵抗負荷の場合、
TC=130[℃]でIo=5[A]です。許容損失の計算方法は下記の式です。
150 130
4.44[ ]
4.5
Tj Tc
P W
jc
 
  
Io=5[A]の時、許容損失=順方向損失+逆方向損失=4.44[W]になります。

3. 3Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(1)順方向損失
   
2 2
Pf Vo Io r K Io    
Vo:順方向特性の立ち上がり電圧[V]
r:順方向特性の動作抵抗
K:波形率
Io:平均整流電流(出力電流)
K 
実効値
平均値

4. 4Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(1)順方向損失
波形率の算出
①正弦波の尖頭値の算出
3.14 5 15.7[ ]Ip Io A    
②実効値の算出
15.7
7.85[ ]
2 2
Ip
Irms A  
②波形率の算出
2
1.571
2
Io
K
Io


 
 
   

5. 5Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(1)順方向損失
D5S6MのVo,roは、
Vo=0.38[V]
ro=0.027[ohm]
   
2 2
Pf Vo Io r K Io    
   
2 2
0.38 5 0.027 1.571 5    
3.5659[ ]W

6. 6Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(2)逆方向損失
Vr[V]
Ir[A]
逆方向特性は近似直線で考えます。
対数スケール
Y=log(Ir)
K=log(A)
傾き：m
Y m Vr K  
log 0.4242m B B   
2.718 

7. 7Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(2)逆方向損失
逆方向損失
   log log logIr Vr B A   
 
     
 log log logB Vr B Vr
A A  
   
 [ ] exp 1 3Ir mA A B Vr E    
A=47.5
B=0.027
m=0.011715

8. 8Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(2)逆方向損失
逆方向特性の近似直線が算出できたので、LTspiceにて逆方向損失を計算する。

9. 9Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(2)逆方向損失

10. 10Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
(2)逆方向損失
10m[sec]までの平均値が1.7401[W]です。
単相半端での平均値は下記の通りです。
1.7401
Pr 0.87005[ ]
2
W 
P Pr 3.5659 0.87005 4.43595 4.44[ ]Pf W     

11. 11Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
Appendix: LＴspiceを活用して順方向損失を検証

12. 12Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
Appendix: LＴspiceを活用して順方向損失を検証

13. 13Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
Appendix: LＴspiceを活用して順方向損失を検証
10m[sec]までの平均値が7.1255[W]です。
単相半端での平均値は下記の通りです。
7.1255
Pr 3.56275[ ]
2
W 
P Pr 3.5628 0.87005 4.43285 4.43[ ]Pf W     

14. 14Copyright(C)Tsuyoshi Horigome 2015
LTspiceシミュレーションデータ