快速恢復(fù)整流二極管特征 整流二極管尖峰抑制10種方法 KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-04-08
快恢復(fù)二極管（簡(jiǎn)稱(chēng)FRD）是一種具有開(kāi)關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管，主要應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同，它屬于PIN結(jié)型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。因基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，所以快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓（耐壓值）較高。
下面例舉的是用于高耐壓、高電流的二極管，但按照其特性、特征、制造工藝可進(jìn)行以下分類(lèi)。此時(shí)，對(duì)二極管基本的應(yīng)用條件而言，特性和性能已優(yōu)化。
在這里，將整流二極管分為以下4類(lèi)：通用整流用、通用開(kāi)關(guān)用、肖特基勢(shì)壘二極管、快速恢復(fù)二極管4種類(lèi)型，特征匯總于下表。
| 類(lèi)型 | 特征 | VF | IR | trr | 適合應(yīng)用 |
| 整流 | 適用 |
? |
○ |
? |
一般整流 電源的反接保護(hù) |
| 開(kāi)關(guān) | 開(kāi)關(guān)用 |
? |
○ |
△ |
單純的開(kāi)關(guān)用 微控制器外圍開(kāi)關(guān) |
|
肖特基勢(shì)壘 SBD |
高速（~200V） 低VF |
○ |
? |
△ |
DC/DC轉(zhuǎn)換器 AC/DC轉(zhuǎn)換器（二次側(cè)） |
|
快速恢復(fù) FRD |
高速（~200V） |
? |
○ |
○ |
AC/DC轉(zhuǎn)換器 逆變器電路 |
通用型一般用于整流，主要目的是將交流整流為直流。橋式二極管是整流用的二極管組合。另外，用于無(wú)意中電源或電池反接時(shí)，保護(hù)用于防止過(guò)電流流過(guò)。正向電壓VF因工作電流而異，1V左右為標(biāo)準(zhǔn)。這是硅PN結(jié)二極管的普通VF。反向恢復(fù)時(shí)間trr是以50Hz/60Hz的商用電源的整流為前提，以不是特別快的為標(biāo)準(zhǔn)。
開(kāi)關(guān)型，用途如其字面所示，主要用于電源的切換。VF標(biāo)準(zhǔn)與通用型相同。因?yàn)橐蚤_(kāi)關(guān)用途為目的，所以trr比通用型更快。但是，還達(dá)不到肖特基勢(shì)壘二極管或快速恢復(fù)二極管的速度，其開(kāi)關(guān)特性?xún)H定位于比通用型快。
肖特基勢(shì)壘二極管（SBD）不是PN結(jié)，而是利用金屬和半導(dǎo)體如N型硅的形成肖特基勢(shì)壘（Barrier）。與PN結(jié)二極管相比，肖特基勢(shì)壘二極管（SBD）具有VF更低，開(kāi)關(guān)特性更快的特征。但是，其反向漏電流IR較大，在某些條件下會(huì)導(dǎo)致熱失控，務(wù)請(qǐng)注意。即使流經(jīng)高達(dá)諸如10A的大電流，VF值也大約為0.8V；如果流經(jīng)幾A的電流，VF值大約為0.5V。因此，其典型用途就是用于追求高效的DC/DC轉(zhuǎn)換器或AC/DC轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)。
快速恢復(fù)二極管（FRD）雖是PN結(jié)二極管，但卻是trr得以大幅改善的高速二極管。此時(shí)，SBD的耐壓（反向電流VR）在200V以下，但FRD能達(dá)到800V高耐壓。但是，一般而言，其VF比通用型高，如果是高耐壓大電流規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)值大約為2V，但近年來(lái)，VF值降低的型號(hào)也有增加。因其高耐壓和高速性，所以多用于AC/DC轉(zhuǎn)換器或逆變器電路。
下圖是上述內(nèi)容的圖解。此時(shí)，并非僅限于上述四種類(lèi)型，同時(shí)也表示了Si二極管的基本溫度特性。
再重復(fù)一遍，左圖表示SBD與其他三種二極管相比，VF較低，IR較大。
中間圖是將SBD與FRD之外的兩種二極管相比，其trr快很多，trr間流動(dòng)的正向電流IR越大，損耗越大。
Si二極管的基本溫度特性，高溫狀態(tài)時(shí)，VF下降，IR增加。
概述副邊整流二極管的尖峰
開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生噪聲的主要部位是功率變換和輸出整流濾波電路。包括開(kāi)關(guān)管，整流管，變壓器，還有輸出扼流線(xiàn)圈，等。
不采取任何措施時(shí)輸出電壓的峰值可能是輸出基波的好多倍。出現(xiàn)在開(kāi)關(guān)脈沖的上升沿和下降沿。即開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止，通常導(dǎo)通時(shí)尖峰更大一些。
整流二極管的尖峰抑制的10種方法！
前沿尖峰的一些抑制方法
1、選用軟恢復(fù)特性的肖特基二極管，或采用在整流管前串聯(lián)電感的方法比較有效，或在開(kāi)關(guān)管整流管的磁珠。磁芯材料選用對(duì)高頻振蕩呈高阻抗衰減特性的鐵氧體材料，等。
2、在二次側(cè)接入RC吸收回路可進(jìn)一步減小前沿尖峰的幅值，降低二極管恢復(fù)過(guò)程中的振蕩頻率。
3、多個(gè)整流二極管并聯(lián)；適當(dāng)增大整流二極管的電流容量，可相對(duì)減小反向恢復(fù)時(shí)的關(guān)斷時(shí)間，限制反向短路電流的數(shù)值，可抑制電流尖峰和降低導(dǎo)通損耗。
4、盡量使元件布局走線(xiàn)合理 ，減小大電流回路的面積，對(duì)EMI的抑制也比較有效。
后沿尖峰的抑制方法
5、選用開(kāi)關(guān)速度快的整流二極管
6、選用高導(dǎo)磁率的磁芯，變壓器設(shè)計(jì)時(shí)激磁電流盡可能小
7、選用高磁通密度的材料，確保在惡劣環(huán)境下變壓器不會(huì)飽和。可取B值為飽和值的一半或1/3
8、選用閉合磁路的罐形或PQ磁芯減小漏磁。
9、高頻變壓器繞制盡量減小漏感。采用夾心繞法或三文治繞法。繞線(xiàn)盡量均勻分布在骨架上。選用漆包線(xiàn)時(shí)要考慮到趨膚效應(yīng)。
10、在開(kāi)關(guān)管的D-S之間并聯(lián)RC吸收回路。
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