จากกระบวนการแปลงพลังงานไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพ: บทบาทอเนกประสงค์ของไดโอดช็อตตี้ในระบบพลังงาน

I. หลักการโครงสร้างและคุณสมบัติ

ไดโอดช็อตตี้ใช้การต่อแบบโลหะ-เซมิคอนดักเตอร์ แทนการต่อแบบพีเอ็น (PN Junction) ซึ่งทำให้ค่าความจุของจังก์ชันต่ำกว่า และแรงดันตกคร่อมในทิศทางตรง (Forward Voltage Drop) โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.2–0.4V พร้อมคุณสมบัติฟื้นตัวจากแรงดันย้อนกลับได้รวดเร็วมาก

คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มันเหมาะมากสำหรับการเรคทิฟิเคชันความถี่สูง การแปลงแรงดันแบบซิงโครนัสแบบลดระดับลง และการป้องกันแรงดันกระชากย้อนกลับ

II. องค์ประกอบสำคัญในการเรคทิฟิเคชัน AC-DC

ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดความถี่สูง (SMPS) มักใช้ไดโอดช็อตตี้เป็นเรกทิฟายเออร์แบบเอาต์พุต เนื่องจากมีแรงดันตกคร่อมต่ำ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้อย่างมาก

โดยเฉพาะใน USB PD และตัวชาร์จเร็ว ที่ซึ่งการจัดการความร้อนมีความสำคัญ โครงสร้างของไดโอดช็อตตี้ที่มีค่าความต้านทานความร้อนต่ำและขนาดเล็ก ช่วยให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพ

III. การแปลงไฟฟ้า DC-DC และการเรกทิฟายแบบซิงโครนัส

ไดโอดช็อตตี้มักถูกใช้ร่วมกับ MOSFET ในการเรกทิฟายแบบซิงโครนัส โดยทำหน้าที่เป็นไดโอดสำหรับวงจรคืนพลังงาน (freewheeling diode) หรือเป็นเส้นทางกระแสย้อนกลับ

ในโมดูลจ่ายไฟแบบอุตสาหกรรม เช่น ตัวชาร์จในรถยนต์หรืออินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ต่ำของไดโอดช็อตตี้ช่วยให้อุปกรณ์ทำงานเงียบ และเป็นไปตามมาตรฐาน EMC

IV. การป้องกันกระแสย้อนกลับและการลดแรงดันกระชาก

เนื่องจากมีการสวิตช์ที่รวดเร็วและแรงดันตกต่ำ ไดโอดช็อตตี้จึงเหมาะสำหรับการป้องกันการต่อกลับของแบตเตอรี่ และการจำกัดแรงดันกระชากจากพลังงานแบบเหนี่ยวนำ

เมื่อต่อกับโหลดแบบเหนี่ยวนำหรือแบตเตอรี่ ไดโอดจะนำไฟฟ้าอย่างรวดเร็วและกระจายแรงดันย้อนกลับ เพื่อปกป้องคอนโทรลเลอร์หลัก

V. การพัฒนาเทคโนโลยี: การผสานรวมกับอุปกรณ์ GaN และ SiC

แม้อุปกรณ์ GaN และ SiC จะมีความก้าวหน้าในโดเมนแรงดันสูง แต่ไดโอดช็อตตี้ยังคงมีความเกี่ยวข้องในตลาดส่วนแรงดันต่ำเนื่องจากมีต้นทุนที่ประหยัดและประสิทธิภาพที่ดี

ทิศทางในอนาคต ได้แก่ การผสานรวมในโมดูลความหนาแน่นสูง การพัฒนารูปแบบไดโอดช็อตตี้แบบสองทิศทาง และการพัฒนาอาร์เรย์ไดโอดรั่วต่ำเป็นพิเศษ

ไดโอดช็อตตี้ | การเรียงกระแสความถี่สูง | การปรับปรุงประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟ