【应用】空调用电流连续模式PFC电路:利用MOSFET和二极管提高效率的案例

2019-04-18 ROHM
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近年来,随着表示全年能效比的APF(Annual Performance Factor)在行业中引入实施,提高空调等家电的效率已成为重要课题之一。


下面的电路是空调的电流连续模式(CCM)PFC电路示例。接下来是在该电路中,将原始设计中使用的FRD快速恢复二极管)变更为ROHM SiC SBD肖特基势垒二极管)“SCS112AM”和另外的FRD“RFUS20TF6S”,将开关晶体管由原始的IGBT变更为Hybrid MOSR6035GN”,以及同时变更晶体管和二极管后,对效率进行比较的结果。

将原始设计中的FRD变更为SiC SBD,将原来使用的FRD变更为SiC SBD后的效率和损耗比较数据如下:

以上是一组实际测量数据。在效率方面,有0.1%~0.2%左右的提升;在损耗方面,当Po=2094W时有约4.2W的差异。


该差异的主要原因是相比原FRD,所替换的SiC SBD的trr(反向恢复时间)更短。在电流连续模式PFC中,二极管的trr(反向恢复时间)特性在高速时效率更好。


将原始设计中的IGBT变更为Hybrid MOS

接下来是开关晶体管的不同所带来的损耗比较数据。此时的二极管为SiC SBD。

通过以上比较可以确认,将开关晶体管从IGBT变更为Hybrid MOS“R6035GN”后,在输出功率1000W的条件下,损耗可以降低4W。


其原因有两个。一个是Hybrid MOS的开关速度快,因此开关损耗小;另一个是导通电阻小,传导损耗也小。



从该波形数据可以看出,Hybrid MOS的上升变化速度很快,在○圈出来的部分,损耗比IGBT少。顺便提一下,该IGBT是超高速型产品,但还是不及比较对象Hybrid MOSFET。


右侧的图表表示晶体管单体的Ic(Id)对应的导通电阻特性。在20A以上的范围,Hybrid MOSFET的导通电阻与IGBT几乎相同;在20A以下的范围,导通电阻低于IGBT,整体上有望实现更低的损耗。


绿线所表示的R6035GN是标准的超级结MOSFET(SJ MOSFET),低电流时的导通电阻较低,但在高电流时导通电阻略高于IGBT。这是标准的SJ MOSFET的特性。因这些特性差异,在大电流应用中一般选用IGBT,然而IGBT具有在低电流范围的损耗较大且效率较差的问题。


Hybrid MOS是SJ MOSFET的衍生产品,是具备SJ MOSFET的高速开关性能和低电流时的低导通电阻、以及与IGBT相匹敌的大电流时的低导通电阻性能的MOSFET。


变更为Hybrid MOSFET+SiC SBD,效率更高,最后是二极管和开关晶体管这一组合的效率数据。


“原始”是指原设计中使用的IGBT和FRD的组合。“SJ MOS+FRD”是ROHM生产的三款标准的SJ MOSFET和ROHM生产的一款FRD的组合。“Hybrid MOS+FRD”均为ROHM生产的产品。使用绿色背景色的“Hybrid MOSFET+SiC SBD”也均为ROHM生产的产品。


曲线图是根据表格中的数据绘制而成的,从结果看出,Hybrid MOSFET+SiC SBD的组合可以获得最高的效率。


关于PFC,电流连续模式(CCM)和临界模式(BCM)的降低损耗的方法略有不同。在改善效率时,需要考虑到这一点。

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全部评论(5

  • 鄗立恒 Lv8. 研究员 2019-04-19
    学习了。
  • maomao Lv8. 研究员 2019-04-18
    学习了~
  • bluefantasy Lv8. 研究员 2019-04-18
    学习
  • 沉浮 Lv7. 资深专家 2019-04-18
    不错
  • Jin Lv8. 研究员 2019-04-18
    好东西!
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SERIES,RB160L-90,RFNL20TJ6S,RF505BGE6S,RB238T-40,RB411VAM-50,RBR3L30B,RBR3L30A,RF01VM2S,RB168VWM100,RBQ30NS45B,CDZCV6.8B,RBQ30NS45A,DAN222ZM,RFS60TZ6S,RBQ20BM100A,VS22VUA1VWM,RBR10BGE30A,RBR40NS60A,RB238T-30,RSDT30RSM,VS33VUA1VWM,RFL30TZ6S,VS9V0UA1VWM,RB058LAM-60,RFUH20NS6S,RB168LAM-60,RBR1VWM30ATFTR,RB540SM-40,RBQ10RSM65B,RESD1CANY,RBR3LAM30A,BAT54SHY,RB058L-40,RBR3LAM30B,RFN6BGE2D,RB751CM-40,RBS1LAM40A,RBR1VWM40A,RFN10BM6S,RB511SM-40,VS11VUA1LAM,RB048RSM10S,RBQ10NS45A,RB058L-60,RB160QS-40,RBR5RSM40B,RFN10T2D,RB168VAM-60,RB218T-60,RF101LAM2S,RB068LAM-60,RBQ5RSM10B,RB088T-60,RB501VM-40,RB168L100,RB078RSM15S,RBR2L30A,RB098BM-60,RF2001NS3D,RFUH20TF6S,MMBZ6V2ALY,RB168VWM-40,RB218T-30,BAS40-06HY,PTZ SERIES,RB068LAM-30,RBQ30NS65A,RSX078BGE2S,RB551VM-40,RB298NS100,RF2001NS2D,RB168VWM-60,RBR40NS40A,RBR10BM60A,RB088BM150,RB218T-40,RB088LAM100,KDZV,RR601BM4S,RB088T-40,RB068LAM-40,VS64VLNVWM,RB886CM,RB551VM-30,UMZ6.8NFMFHT106,RB228NS-30,RFV5BGE6S,RB098BM-40,RSAC16CM,RFNL15TJ6S,RSX058BGE2S,RSDT27RSM,RSX201LAM30,MMBZ18VALY,RB521VM-30,VS5V0BB1ES,DA204UM,RB088T-30,RB098BM-30,DA228WM,RB160LAM-90,RFV15TJ6S,DAN202FM,RF1001T2D,RB168MM-60,RBR15BGE30A,RB228NS-40,RF601BM2D,RBQ10NS65A,RFU02VSM8S,RB168L150,YDZV SERIES,YQ30NL10SE,VS3V3BC1HST15R,RB168VWM-30,RSX068MP2S,VS7V0UA1LAM,RB717UM,RBR1L30A,RF301BM2S,RRE07VTM4SFHTR,RB715FM-40,RFNL5BGE6S,RBR15BM30A,RB168MM-30,RB078BM30SFHTL,RBR20BM40A,RB168VAM-30,RB160MM-90,DA228UM,VS3V3BB1ES,RBR1LAM30A,RBR3RSM40B,YDZVFHTR13,RBQ3RSM10B,RB168MM-40,RB228NS-60,RSDT27BM,RFU02VSM6S,RBR10BM40A,RB218NS200,RB521VM-40,RB168VAM-40,RF101LAM4S,VS40VUA1VWM,RF081MM2S,VS3V3BB1FS,SMF5V0TFTR,RBR1MM40A,RB078BM30S,CDZCV5.1B,RB521CM-40,RB088NS200,RB160VAM-40,RB541SM-40,RB168VAM150,YQ20BM10SD,RB088LAM150,RFN5TF8S,KDZLV,RB218T150,RB531VM-40,RB521CM-30,1SS390SMFHT2R,RSX078BM2S,RB168LAM100,RBQ10BM45AFHTL,RB161VAM-20,RSX101VAM30,RB541VM-30,DAN235FM,RFN2LAM6S,RB238NS-60,CDZV SERIES,RBR5LAM30A,BAV99FM,RBQ15BGE65A,RRE02VTM4S,RB531CM-30,RFN20T2D,RBS3LAM40B,RBR20BM60A,RBS3LAM40C,RFV8BGE6S,RBS3LAM40A,RB521VM-30FHTE-17,RB088T150,RB098BM150,RB541VM-40,RB558WM,YQ2MM10A,RBQ15BM45A,RB531CM-40,RB068L100,RBQ30T65A,RFN5TF6S,RBS1MM40A,RB531SM-40,RBR30T40A,MMBZ16VALY,RFN2LAM4S,RB558VAM150,RBR5LAM30B,YQ20BGE10SD,RBS5LAM40A,RB098BGE-40,RFN2L4S,RB078BM10S,RRE07VSM4S,VS36VUA1VWM,RB218T100,RB168MM150,RFUH20TB4S,RBR1MM60A,RB461FM,VS85VLNVWM,RB531SM-30,RBR2VWM40A,RB162VAM-20,RBR1VWM60A,RB098BGE-30,VS20VUA1LAM,DAN217UM,RB886ASA,RB058LAM100,BAV99HY,RFV8TJ6S,RBR5L60A,VS7V5UA1VWM,EDZV SERIES,RFN2L6S,RB511SM-30,RBQ15BGE45A,RRE07VSM6S,RB098BGE-60,BAV170HY,RB160VAM-60,UDZLV SERIES,MMBZ15VALY,RBR10T30A,RBQ30NS100A,RB088BM100,RB088LAM-30,RF202LAM2S,SMF28V,YQ2VWM10B,RBQ15BM65A,VS14VUA1LAM,BAW156HY,RFNL10BM6S,DAN217WM,RB078RSM10S,RFUH20TB3S,RB501SM-30,RB088T100,RSX101MM-30,RB550VAM-30,RBR30T60A,1SS380VM,RB088LAM-40,RB098BM100,RB068L150,RB561VM-40,BZX84BXXLY,VS13VUA1VWM,SMF14V,RBR2LB60B,RBR2VWM60A,VS13VUA1LAM,YQ3LAM10D,VS5V0UA1LAM,SMF13V,RB511VM-30,RF081LAM2S,RBR5L40A,RBR2MM40C,RBR2MM40B,RBR2MM40A,RB521SM-30,RB578VAM100,EDZVFHT2R3.6B,VS8V0UA1LAM,RB218NS-40,EDZCV6.8B,VS24VUA1VWM,SMF12V,RB521SM-40,KDZV SERIES,RFN5BM3S,BZX84CXXLY SERIES,RFV5BM6S,RFN1L6S,RBQ20BM65A,RB522FS-30,RB218NS-3

选型指南  -  ROHM  - 2024/2/27 PDF 中文 下载

ROHM(罗姆) SiC(碳化硅)肖特基二极管选型指南(中文)

描述- SiC肖特基势垒二极管(SiC SBD)具有很小的总电荷(Qc),低开关损耗且高速开关工作。因此,它被广泛用于电源的PFC电路中。此外,与硅基快恢复二极管的trr(反向恢复时间)会随温度的升高而增加不同,碳化硅(SiC)器件可保持恒定的特性,从而改善了电路性能。制造商能够减小工业设备和消费类电子产品的尺寸,非常适合在功率因数校正电路和逆变器中使用。

型号- SCS208AG,SCS206AJ,SCS208AJHR,SCS220KE2,SCS206AG,SCS306AM,SCS304AM,SCS308AJ,SCS205KG,SCS220AE2,SCS308AM,SCS315AG,SCS220KG,SCS315AJ,SCS230KE2,SCS230AE2,SCS220KE2HR,SCS212AJ,SCS210AG,SCS212AG,SCS315AM,SCS210AJ,SCS210KE2HR,SCS320AM,SCS215KG,SCS210KE2,SCS220AE2HR,SCS320AJ,SCS215AJHR,SCS320AG,SCS240KE2HR,SCS240AE2HR,SCS220AJHR,SCS220AJ,SCS212AJHR,SCS220AG,SCS310AM,SCS312AJ,SCS310AJ,SCS312AM,SCS312AG,SCS310AG,SCS215AJ,SCS240KE2,SCS215AG,SCS230KE2HR,SCS240AE2,SCS230AE2HR,SCS304AG,SCS210AJHR,SCS308AG,SCS306AJ,SCS306AG,SCS210KG,SCS304AJ,SCS206AJHR,SCS208AJ

选型指南  -  ROHM  - 2024/2/27 PDF 中文 下载

通过三相逆变电路比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的效率(仿真)

本文中我们将对三相调制逆变电路中的效率进行比较。MOSFET与双脉冲测试中使用的产品型号一样,即PrestoMOS™ R6030JNx和普通的SJ MOSFET R6030KNx。这次是通过仿真来进行效率比较的。

技术探讨    发布时间 : 2024-09-13

包装规格/规范  -  ROHM  - Rev.A  - 2016.9 PDF 英文 下载

支持电子设备进一步降低功耗,ROHM推出第5代平面型肖特基势垒二极管

本文主要讨论了随着对节能减碳措施的需求增加,高效开关电源在各种电气和电子设备中的应用变得越来越广泛。文章介绍了ROHM推出的第5代平面肖特基势垒二极管(SBD),其效率比上一代产品提高了25%,有助于提高开关电源的效率,进一步降低功耗。在全球努力实现碳中和的背景下,这种技术进步对于减少电子设备的能耗和推动节能减碳具有重要意义。

产品    发布时间 : 2024-06-14

ROHM(罗姆)一次电源元器件选型指南(中文)

目录- 一次电源综合解决方案    一次电源产品矩阵    AC/DC转换器产品开发方针    各类电源方式的产品概要    各类产品的特点和产品阵容    第3代沟槽结构SiC MOSFET    第3代SiC肖特基势垒二极管    第2代超级结MOSFET(600V、650V)    第4代快速恢复二极管RFS/RFL系列    第3代快速恢复二极管RFNL7RFV系列    齐纳二极管    分流电阻器    高可靠性电阻器   

型号- BD7673AG,BD768XFJ,UDZGVTE-1713B,RFV12TG6S,BM2P141W,R6009JND3,BM1P105FJ,BM2P141X,KN 系列,R6507KNJ,BM2P249TF,R6025JNZ,PDZV,UDZFVFHTE-173.9B,UDZGVFHTE-173.9B,R6025JNX,UDZFVTE-178.2B,R6507KNX,UDZFVTE-177.5B,UDZGVFHTE-1718B,UDZFVTE-176.8B,SDR,BM2P131E,MCR01,SCT3022AL,BM2P104QF,UDZGVTE-1724B,MCR03,SCS306AHG,UDZGVTE-1712B,R6509KND3,SDZ,GMR,UDZGVTE-1736B,UDZGVFHTE-176.2B,R6047KNZ4,SCT3120AL,RFS20TJ6S,BM1PXXBFJ,BM2PA15,EDZV,UDZGVTE-1711B,PML50,SCT2280KE,BM2P137QK,R6009ENX,SCS210KGHR,BM1R001XXF,KTR25,SCS240AE2HR,UCR01,UCR03,BM2P131X,BM2P131W,UDZFVFHTE-176.2B,R6003KND3,BM1QXXX,R6009ENJ,SCT3080KL,SCS312AM,SFR,UDZGVFHTE-1716B,UDZGVTE-1722B,BM2P011,UDZGVTE-1710B,R6024KNZ4,BM2P139TF,RFV5BM6S,UCR18,BM2P016,R6547KNZ4,SCS240AE2,BM2P014,BM2P015,BM2P012,UCR10,BM2P013,BM1P101,SCT2750NY,R6070JNZ4,UDZGVFHTE-174.7B,UDZFVFHTE-174.7B,BM2P0361,BZX84B,BM1PXXCFJ,BZX84C,BM2PA35,RFNL10TJ6S,UDZGVTE-1733B,BM2P134E,BM1C102,BM1C101,UDZFVTE-1716B,AC/DC系列,R6511KND3,UDZGVTE-174.3B,SCS210AGHR,BM2P121W,BM2P134EF,BM1P107FJ,BM2P121X,BM2P012T,R6004KNX,UDZGVTE-173.6B,BM1P062FJ,BM2P137TKF,SCT2160KE,R6004JNJ,BD7672BG,R6030JNZ4,RFV,R6524ENZ,R6524ENX,UDZFVTE-1715B,UDZGVTE-1720B,UDZFVTE-1727B,UDZGVTE-175.1B,BM1Q001FJ,BM2P101GK,UDZGVFHTE-1715B,R6515KNX1,R6524ENJ,SCS210KE2,BM2P134Q,BM2P0141,UDZGVFHTE-1727B,R6011ENX,R6015KNX,R6015KNZ,RFVS8TG6S,RFNL10TJ6S*3,BM2P129TF,PML10,UDZFVTE-1718B,MCR10,BM1051F,BM2P133EK,UDZGVFHTE-175.6B,UCR006,UDZGVFHTE-1736B,UDZFVFHTE-175.1B,UDZGVFHTE-1724B,UDZGVFHTE-1712B,BM1P061FJ,BM2P014T,BMXFJ,BM2P0391,R6035ENZ4,UDZFVTE-179.1B,BM2P0151,PML18,R6020ENZ4,R6004KNJ,R6576KNZ4,BM2P101E,MCR25,SCS215AM,SCS215AG,UDZGVTE-1730B,BM1Q002FJ,BM2SCQ124T-LB,RFS30TZ6S,SCS215AE,UDZFVFHTE-173.6B,R6015KNJ,UDZFVFHTE-174.3B,UDZGVFHTE-1713B,R6011ENJ,BM1PXXX,BM2P0161,SCS220AGHR,RFL60TZ6S,MCR18,BM1050AF,BM2P181W,UDZFVTE-1724B,TFZV,UDZFVTE-1736B,R6007ENX,UDZFVTE-1712B,R6504KNJ,RFVS8TJ6S,BM2PXX1,UDZGV,RFL60TS6D,BM2P135TF,R6007ENJ,SCS230AE2,R6504KND3,BD7671FJ,PSR400,SCS210AM,R6035KNZ,SCS210AG,UDZFVTE-1711B,R6515KNX,UDZGVFHTE-179.1B,R6515KNZ,SCS210KE2HR,SCS215KG,R6030ENZ,R6030ENX,BM2P134QF,R6004JND3,BM2P061E,R6504KNX,BM1C102F,R6030KNZ4,R6507KND3,SCS220AM,BM1P06CFJ,PML100,BM2PXXX,R6011KNX,MCR50,SCS220AE,R6007END3,SCS220AG,ESR25,R6511ENX,SDR03,SDR05,R6511ENJ,BM2P064EF,R6515KNJ,BM1C101F,R6530ENZ,ESR,SCS310AHG,R6530ENX,UDZFVTE-1713B,UDZGVFHTE-176.8B,UDZGVFHTE-177.5B,SCT3080AL,UDZGVFHTE-178.2B,ESR10,UDZFV,ESR18,R6011KNJ,SCH2080KE,RGCL,MCR,BM2P051F,TDZV,SCS205KG,UDZFVTE-1720B,BM2P0922F,BM2P131GK,SCS212AGHR,R60XXENX,R6530KNZ4,R6535ENZ4,SCS205KGHR,BM2P0161K,ESR03,ESR01,BM1P066FJ,BD7692FJ,BM2P064E,BM2P052F,SCS212AM,R6012JNX,BM2P159PF,SCS212AG,UFZV,BM2P131FK,RFNL5TJ6S,SCS320AM,R6020ENX,R6024KNX,R6011KND3,R6020ENZ,R6524KNZ4,SCS206AGHR,R6024KNZ,BM2P053F,BD7681FJ,R6520ENZ4,BM1Q103FJ,R6509ENJ,R6020ENJ,BM2P151X,UDZFVTE-1722B,R6024KNJ,R6050JNZ4,RFNL20TJ6S,BM2P151W,R6535KNZ,RFV12TJ6S,UDZFVTE-1710B,MCR100,R6530KNX1,SCS320AHG,SCS310AM,R6509ENX,BM1P065FJ,PSR100,R6012JNJ,BM2P054F,BD7691FJ,BD7679G,SCS308AHG,R6076ENZ4,R6524KNX1,RFS60TZ6S,UDZFVTE-1733B,PML,BM2P0322,RFL30TZ6S,SCT3105KL,PMR,BM1Q104FJ,R6035KNZ4,R60XXKNX,R65XXENX,BM2P26CK,BM2PXXXC,SFR10,R6020JNJ,SCS308AM,UDZFVFHTE-1727B,UDZFVFHTE-1715B,SFR03,R60XX,BM2SCQ12XT,SFR01,R6520ENX,R6524KNX,R6520ENZ,BM1P068FJ,BD7690FJ,R6524KNZ,BD85506F,SCT3060AL,R6520ENJ,UDZV,UDZFVFHTE-1716B,R6009END3,R6524KNJ,SCT3030KL,UDZGVTE-179.1B,BM2SCQ121T-LB,PMR03,RFNL5BM6S,R6020KNZ4,RFV8BM6S,R6002END3,R6020KNX,SCS312AHG,BM2P189TF,R6020KNZ,PMR01,R6006KND3,BM2P061FK,R6015ENZ,BM2P074KF,R6007JNJ,R6020KNJ,UDZFVTE-1730B,BM2P107QKF,SFR25,RFV15TG6S,PMR18,BM1P067FJ,R6042JNZ4,BM2P061GK,PMR10,UDZFVFHTE-1718B,R6004ENJ,R6018JNX,R6004ENX,R6047ENZ4,UDZGVTE-176.8B,R6030JNZ,PMR25,R6509END3,R6015ENJ,R6502END3,SFR18,UDZGVTE-178.2B,KDZV,SCS210KG,RFV8TG6S,UDZGVTE-177.5B,R6007JNX,BM2P091F,R6015ENX,SCS215AGHR,BM2PXXXP,SCT3160KL,R6009JNX,R6020JNZ4,RFNL15TJ6S,R6009JNJ,R6507ENJ,SCT2450KE,R6007KND3,SCS220AE2,R6030ENZ4,R6507ENX,BM2P092F,RFV15TJ6S,SCS220KE2HR,PSR,R6511KNX,R6547ENZ4,SDR10,R6024ENZ4,BM2P093F,R6576ENZ4,UDZLV,RFNL5BGE6S,SCS208AGHR,R6009KNJ,SCT3040KL,SCS310A,RFNL,PTZ,BM2P094F,PSR500,R6511KNJ,SCT3017AL,PFC系列,R6006JND3,R80XXKNX,R6009KNX,R6020JNX,R6020JNZ,BM2P095F,BM2P109TF,SCS220KE2,SCS206AG,SCS304AM,SCT2H12NY,SCT2H12NZ,BM2P0522F,BM2P101W,BM1P101FJ,BM2P101X,BM2SCQ12XT-LB,BM2P101V,R6004END3,UDZFVFHTE-177.5B,UDZGVFHTE-1722B,BM2SCQ123T-LB,R6507END3,UDZFVFHTE-178.2B,UDZGVFHTE-1710B,BM2P016T,UDZFVFHTE-1730B,UDZGVTE-174.7B,BM2P091,UDZFVFHTE-176.8B,BM2P01XT,BM1Q001,UDZFVTE-173.9B,YFZV,R6076KNZ4,LTR18,RFV30TG6S,UDZFVFHTE-1720B,KDZLV,SCS315AM,UDZGVTE-176.2B,SCT2080KE,R6024ENZ,R6024ENX,UDZGVFHTE-1711B,SCS220AE2HR,R6535ENZ,SCS220KGHR,PMR100,LTR10,RFS30TS6D,R6024ENJ,CDZV,SCT3030AL,UDZFVTE-175.1B,BM2P104E,UDZFVFHTE-1733B,R6509KNJ,R6511END3,BM1Q011FJ,BM2P101FK,R6004JNX,UDZFVFHTE-179.1B,R6504END3,UDZGVFHTE-1720B,R6509KNX,SCS315AHG,R6025JNZ4,SCT2120AF,BM2P094,SCS304AHG,UDZFVTE-174.3B,BM2P092,BM2P093,UDZFVFHTE-1710B,UDZGVTE-1718B,BM2P107QK,UDZFVFHTE-1722B,R6007JND3,SCS230AE2HR,R65XXKNX,BM2PA96

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【经验】肖特基势垒二极管分析及引起热失控的原因说明

一般的二极管是利用PN接合来发挥二极管特性,而肖特基势垒二极管是利用了金属和半导体接合产生的肖特基势垒。与一般的PN结二极管相比,具有正向电压 (VF) 低,开关速度快的特点。但漏电流 (IR) 大,有如果热设计错误则引起热失控的缺点。

设计经验    发布时间 : 2022-01-15

通过双脉冲测试比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的损耗(实际测试结果)

针对主题“通过双脉冲测试比较PrestoMOS™与普通SJ MOSFET的损耗”,ROHM将根据实际测试结果进行具体说明。通过对PrestoMOS™和普通SJ MOSFET进行比较,可以确认反向恢复特性出色的PrestoMOS™开关损耗更小,这显示了PrestoMOS™在降低逆变器电路损耗方面的优势。

设计经验    发布时间 : 2024-04-29

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