产品列表PRODUCTS LIST

联系信息

  • 电话:
    029-88231631
  • 传真:
    029-88231651
首页 > 技术与支持 > 续流二极管的特性及作用
续流二极管的特性及作用
点击次数:695 发布时间:2018-01-16

续流二极管的特性及作用

快恢复二极管主要用作续流二极管,与快速开关三极管并联后面带感性负载,如Buck,Boost变换器的电感、变压器和电机,这些电路大部分是用恒脉脉宽调制控制,感性负载决定了流过续流二极管的电流是连续的,三极管开通时,续流支路要截止以防短路,下面例子给出了三极管与续流二极管的相互作用。
  图1是简化的Buck电路。其输出电压Vout低于输入电压Vin。图2是T1的控制信号和T1,D1的电压、电流波形。有源器件T1,D1的开通关断相位如下:
  T0时刻T1有开通信号。输入电压Vin加在L,Cout的串联支路,使iL线性增加。电感L和Vout决定电流,过一段时间后控制器使T1关断,在断续工作时,电感L储能(W=0.5LiL2)通过续流支路传送到Cout
  在t2时刻T1再次开通,整个过程重复。
  二极管的开关过程可分为四部分:
  A.T1导通时二极管阻断;
  B.阻断到导通时间;开通;
  C.T1关断,二极管导通;
  D.导通到关断瞬间;关断。

图1 Buck变换器电路图 图2 T1的控制信号和T1,D1的电压、电流波形 
图1 Buck变换器电路图图2 T1的控制信号和T1,D1的电压、电流波形

 
  A. 阻断
  MOFET导通时,二极管两端的反压是Vin。与所有的半导体一样,二极管的阳极到阴极有一个小电流(耐电流IR),漏电流由阻断电压,二极管芯片工作温度和二极管制作技术决定。反向电压导致的总功率损耗是:

PSP=VIN·IR

 
  B. 开通
  三极管T1关断瞬间,电感电流iL保持不变。二极管两端电压逐渐减小,电流逐渐上升。D1的电流上升时间等于T1的电流下降时间。关断时在pn结存储的大量电荷被载流子带走,使得电流上升时pn结的电阻减小,二极管开通时有电压尖峰,由芯片温度、-diF/dt和芯片工艺决定。
  正向电压尖峰与反向电压相比很小(<50V),应用时不影响二极管的工作(图7中的D1波形)。但是二极管的开通电压尖峰增加了三极管的电压应力和关断损耗。
  电压尖峰VFR决定了二极管的开通捌耗。这些损耗随开关频率线性增加。
 
  C. 通态
  一且开通过程结束。二极管导通正向电流lF,pn结的门限电压和半导体的电阻决定正向压降VF。这个电压由芯片温度、正向电流IF和制造工艺决定。
  利用数据手册中的VTO和rT可以计算正向压降和通态损耗。
  图3所示正向压降的简化模型是:

VF=rT·IF+VTO

相应的通态损耗是:

计算公式 

  计算出来的损耗只是近似值,因为VTO和rT随温度变化,而给出的只是在一定温度下(TVJM的参考值。

图3 典型的正向压降VF与其简化模型VTO+IF·rT的关系 

图3 典型的正向压降VF与其简化模型VTO+IF·rT的关系

 
  D关断
  与通态特性不同,高频应用时二极管的选择是否合适主要取决于关断特性的参数,三极管开通时,电流IF的变化率等于三极管电流上升率di/dt。如果使用MOSFET或IGBT,其-diF/dt很容易超过1000A/μs。前面提到,二极管恢复阻断能力前必须去除通态时存储在pn结的载流子。这就会产生反向恢复电流,其波形取决于芯片温度、正向电流IF,-diF/dt和制造工艺。
  图4是正向特性相同的金掺杂和铂