抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较
双管正激中二极管反向恢复的研究和抑制
［１］ 李建婷． 交错双管正激变换器的研究［Ｄ］ ／／ 武汉：华 中科技大学，２００４
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［３］ 陈坚． 电力电子学（第二版） 北京 高等教育出版社，２００４．１２． ［４］ 周雒维，侯振程，李再华． 消除ＰＷＭ型变换器中尖峰干 扰的一种新型补偿吸收电路［Ｊ］ ／／ 重庆大学学报， １９８８，第５期:58-65 [5] Jung-Goo Cho, Ju-Won Baek, Chang-Yong Jeong, and Geun-Hie Rim, Novel Zero -Voltage and Zero-CurrentSwitching Novel Zero-Voltage and Zero-Current –Switching Full -Bridge PWM Converter Using a Simple Auxiliary Circuit [D] // IEEE TRANSACTIONS ON INDUS-TRY APPLICATIONS,VOL.35,NO.1, 1/2, 1999
在满足震荡条件时，可以计算出续流二极管的反向恢复电 流iD2(t)。同样，求出续流二极管反向恢复电流的震荡频率为：
２．３ 比较分析和仿真、实验结果
通过比较整流管和续流管的反向恢复过程，在两者具有 相同的等效结电容情况下，可以看出：
①续流管的反向恢复电流大于整流管；②续流二极管的 震荡频率要高于整流二极管的，也就是说其电流下降斜率要 高于整流二极管。最终，使得续流二极管上的电压尖峰要高 于整流二极管。
对以上的分析结果，我们用saber2006进行了仿真验证。 开关管结电容取0.5nF，变压器漏感取6uH，副边二极管选择 esm244_600。副边整流管两端波形和续流管两端波形如图5所 示。图6为双管正激变换器副边二极管的实验波形，验证了理 论分析的正确。
开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结
摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。
对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。
1 引言随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。
开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（ ElectromagneticInterference ， EMI ）。
EMI 信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（ ElectromagneticCompatibility ）性。
随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。
本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。
2 电磁干扰的产生和传播方式开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。
通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。
下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。
2.1传导干扰的产生和传播传导干扰可分为共模（ CommonMode CM ）干扰和差模（ DifferentialMode DM ）干扰。
由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。
2.1.1 共模（ CM ）干扰变换器工作在高频情况时，由于 dv/dt 很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。
二极管反向恢复emi问题
二极管反向恢复emi问题二极管反向恢复 EMI 问题电子设备广泛应用于各个领域，但其工作所产生的电磁干扰也日益引起人们的关注。
其中，二极管反向恢复 EMI 问题被认为是一项重要的挑战。
本文将探讨二极管反向恢复 EMI 问题的本质、影响以及相应的解决方案。
一、二极管反向恢复 EMI 问题的本质二极管是一种常见的电子元件，其在电路中具有重要的作用。
当二极管在工作时，由于其特性导致存在反向恢复现象。
这种反向恢复过程会引发电磁干扰，产生不利影响，特别是在高频电路中更加明显。
二极管反向恢复 EMI 问题的本质即在于二极管内部电荷重新组合的过程中所产生的电磁辐射。
二、二极管反向恢复 EMI 问题的影响二极管反向恢复 EMI 问题对于电子设备的正常运行可能会带来多方面的负面影响。
首先，它可能导致信号的失真，从而影响整个电路的工作性能。
其次，由于电磁辐射的存在，会对周围的电子设备或系统造成干扰，干扰范围由近及远，严重时可能导致设备的故障甚至损坏。
此外，二极管反向恢复 EMI 问题还可能影响系统的抗干扰能力，增加系统的噪声水平，降低系统的可靠性和稳定性。
三、解决二极管反向恢复 EMI 问题的方法针对二极管反向恢复 EMI 问题，人们提出了多种解决方法和技术手段。
下面将介绍几个常用的方法：1. 选用合适的二极管不同类型的二极管在反向恢复特性方面存在差异，因此选择合适的二极管具有重要意义。
例如，快恢复二极管或肖特基二极管具有较低的反向恢复时间和较小的反向恢复电流，能够有效地减小二极管反向恢复 EMI 问题。
2. 电磁屏蔽通过在电路设计过程中添加电磁屏蔽措施，可以有效地降低二极管反向恢复 EMI 问题。
例如，在关键的电子元件或电路之间增加金属屏蔽罩，或使用特殊材料进行电磁屏蔽处理，都可以有效抑制电磁辐射，减少电磁干扰。
3. 过渡滤波器过渡滤波器是一种有效的解决二极管反向恢复 EMI 问题的方法。
过渡滤波器能够对二极管反向恢复过程中所产生的高频干扰信号进行滤波，从而减少电磁辐射。
二极管反向恢复emi问题
二极管反向恢复emi问题
二极管的反向恢复电压（Reverse Recovery V oltage，简称RRV）是在二极管从正向导通状态切换到反向截止状态时所产生的反向电压峰值。
而EMI （Electromagnetic Interference，电磁干扰）是指电子设备在操作过程中产生的电磁能量，可能会对周围的设备或系统造成干扰。
反向恢复电压对EMI有一定的影响。
当二极管从正向导通状态切换到反向截止状态时，反向恢复电压会引起电压尖峰和电流尖峰的产生，这可能会产生高频噪声和干扰信号，进而导致EMI问题。
为了减小二极管的反向恢复电压对EMI造成的影响，以下是一些可能采取的措施：
1. 选择合适的二极管：选择反向恢复电压较低的二极管，或选择具有较低反向恢复电压的快速恢复二极管或超快速二极管。
2. 使用瞬态电压抑制器（Transient V oltage Suppressor，简称TVS）：TVS可以提供更好的电压抑制能力，限制反向恢复电压峰值，减少EMI问题。
3. 增加滤波电路：通过添加合适的滤波电路，如电容、电感等元件，可以减小高频噪声和干扰信号的传播。
需要根据具体的电路设计和应用场景选择合适的方法来减小二极管反向恢复电压对EMI问题的影响。
在实际设计中，还需要进行电磁兼容性测试和调试，确保系统能符合相关标准和要求。
二极管是如何反向恢复的？(图文并茂详解)
二极管是如何反向恢复的？（图文并茂详解）1、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。
在0―t1时间内，输入为+VF，二极管导通，电路中有电流流通。
设VD为二极管正向压降（硅管为0.7V左右），当VF远大于VD时，VD可略去不计，则：在t1时，V1突然从+VF变为-VR。
在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。
但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的IF变到一个很大的反向电流IR=VR／RL，这个电流维持一段时间tS后才开始逐渐下降，再经过tt后，下降到一个很小的数值0.1IR，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。
通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。
其中tS称为存储时间，tt称为渡越时间，tre=ts+tt称为反向恢复时间。
由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。
2、产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压VF时，载流子不断扩散而存储的结果。
当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。
空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。
正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。
电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。
把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压突然由+VF变为-VR时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：①在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示；②与多数载流子复合。
二极管反向恢复损耗计算
二极管反向恢复损耗计算
二极管反向恢复损耗是指在二极管开路状态下，当二极管从正向电压状态切换到反向电压状态时，由于少数载流子的非平衡分布而产生的瞬间反向电流。
这种瞬间反向电流会导致二极管反向电压上升，从而导致反向恢复时间延长，二极管损耗增加。
计算二极管反向恢复损耗的方法是先计算二极管的反向恢复电流，然后根据反向恢复电流和反向电压计算二极管的反向恢复功率。
反向恢复电流的计算可以通过测量二极管的反向恢复时间和反向电
压得到。
反向恢复功率可以通过反向恢复电流和反向电压乘积得到。
为了降低二极管反向恢复损耗，可以采用以下措施：
1. 使用快速恢复二极管或超快速恢复二极管来替代常规二极管。
2. 增加二极管的反向电容，可以降低反向恢复电流。
3. 通过选择合适的二极管反向电压和反向恢复时间，也可以有
效降低二极管反向恢复损耗。
总之，二极管反向恢复损耗是电路设计中需要考虑的一个重要问题，需要根据具体情况选择合适的二极管和采取相应的措施来降低损耗。
- 1 -。
教你3种方法抑制功率二极管反向恢复
教你3种方法抑制功率二极管反向恢复
高频功率二极管在电力电子装置中的应用极其广泛。
但PN结功率二极管在由导通变为截止状态过程中，存在反向恢复现象。
这会引起二极管损耗增大，电路效率降低以及EMI增加等问题。
这一问题在大功率电源中更加突出。
常用RC吸收、串入饱和电抗器吸收、软开关电路等开关软化方法加以解决，但关于其效果对比的研究报道尚不多见。
本文以Buck电路为例，对
这几种方案进行了比较，通过实验及仿真得出有用的结论。
1、二极管反向恢复原理
以普通PN结二极管为例，PN结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动，同时由于电场作用存在漂移运动，两者平衡后在PN结形成空间电荷区。
当二极管两端有正向偏压，空间电荷区缩小，当二极管两端有反向偏压，空间电荷区加宽。
当二极管在导通状态下突加反向电压时，存储电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合，这样便产生一个反向电流。
2、解决功率二极管反向恢复的几种方法
为解决功率二极管反向恢复问题已经出现了很多种方案。
一种思路是从器件本身出发，寻找新的材料力图从根本上解决这一问题，比如碳化硅二极管的出现带来了器件革命的曙光，它几乎不存在反向恢复的问题。
另一种思路是从拓扑角度出发，通过增加某些器件或辅助电路来使功率二极管的反向恢复得到软化。
目前，碳化硅二极管尚未大量进入实用，其较高的成本制约了普及应用，大量应用的是第二种思路下的软化电路。
本文以一个36V输入、30V/30A输出、开关频率为62.5kHz电路（如图1所示）为例，比较了几种开关软化方法。
整流二极管的尖峰抑制的10种方法介绍
整流二极管的尖峰抑制的10种方法介绍
概述副边整流二极管的尖峰
开关电源产生噪声的主要部位是功率变换和输出整流滤波电路。
包括开关管，整流管，变压器，还有输出扼流线圈，等。
不采取任何措施时输出电压的峰值可能是输出基波的好多倍。
出现在开关脉冲的上升沿和下降沿。
即开关管的导通和截止，通常导通时尖峰更大一些。
整流二极管的尖峰抑制的10种方法！
前沿尖峰的一些抑制方法
1选用软恢复特性的肖特基二极管，或采用在整流管前串联电感的方法比较有效，或在开关管整流管的磁珠。
磁芯材料选用对高频振荡呈高阻抗衰减特性的铁氧体材料，等。
二极管反向恢复时间参数
二极管反向恢复时间参数二极管反向恢复时间参数是指在二极管正向导通后，当输入电压反向变化时，二极管从导通状态变为截止状态所需的时间。
考虑到二极管的应用广泛性和重要性，研究反向恢复时间参数对于电子设备的设计和优化至关重要。
本文将从二极管反向恢复时间的定义、影响因素、测试方法和参数优化等方面进行详细的阐述和分析。
一、二极管反向恢复时间的定义二极管反向恢复时间是指当二极管从导通状态切换到截止状态所需的时间。
在二极管正向导通时，导通电流会使二极管的内部发生PN结的不对称性变化，当输入电压反向时，需要经过一定的时间才能将PN结恢复到截止状态。
这个时间间隔称为反向恢复时间。
二、二极管反向恢复时间的影响因素二极管反向恢复时间受多种因素的影响，下面列举了主要的几个因素：1. 二极管的结构和材料：不同类型的二极管的PN结结构和材料不同，其反向恢复时间也会有所差异。
通常，快恢复二极管的反向恢复时间较短，而普通二极管的反向恢复时间较长。
2. 反向恢复电荷：当输入电压反向时，二极管内PN结发生反向恢复过程。
在这个过程中，原本导通的二极管需要将导通电荷清除，并从截止状态恢复正常。
反向恢复电荷的大小直接影响了二极管反向恢复时间，反向恢复电荷越小，反向恢复时间越短。
3. 外部电路的负载条件：二极管的反向恢复时间还与外部电路的负载条件有关。
在不同的负载条件下，反向恢复时间可能会有所差异。
通常情况下，负载电流较大时，二极管的反向恢复时间会延长。
4. 工作温度：温度对二极管的反向恢复时间也有一定的影响。
在较高温度下，反向恢复时间可能会缩短，而在较低温度下，则可能会延长反向恢复时间。
三、二极管反向恢复时间的测试方法为了准确测量二极管的反向恢复时间，需要采用特定的测试方法。
下面介绍了常用的两种测试方法：1. 放电测试法：这是最常用的测试方法之一。
该方法基于原理是，当二极管在正向通态时，涌入少量载流子，这些载流子在反向时以一定速率消失。
通过测量二极管的反向恢复电压和载流子的放电时间，可以得到反向恢复时间。
开关电源纹波的测量和抑制
开关电源输出纹波的测量和抑制开关电源纹波的产生我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清楚开关电源纹波的种类和产生原因。
上图是开关电源中最简单的拓扑结构-buck降压型电源。
随着SWITCH的开关，电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。
所以在输出端也会出现一个与SWITCH同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。
它与输出电容的容量和ESR有关系。
这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。
另外，SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET，不管是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。
这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。
同样二极管D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。
这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。
如果是AC／DC变换器，除了上述两种纹波(噪声)以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。
还有一种共模噪声，是由于很多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的。
开关电源纹波的测量基本要求：使用示波器AC耦合20MHz带宽限制拔掉探头的地线1，AC耦合是去掉叠加的直流电压，得到准确的波形。
2，打开20MHz带宽限制是防止高频噪声的干扰，防止测出错误的结果。
因为高频成分幅值较大，测量的时候应除去。
3，拔掉示波器探头的接地夹，使用接地环测量，是为了减少干扰。
很多部门没有接地环，如果误差允许也直接用探头的接地夹测量。
但在判断是否合格时要考虑这个因素。
还有一点是要使用50Ω终端。
横河示波器的资料上介绍说，50Ω模块是除去DC 成分，精确测量AC成分。
但是很少有示波器配这种专门的探头，大多数情况是使用标配100KΩ到10MΩ的探头测量，影响暂时不清楚。
二极管的反向恢复过程
二极管的反向恢复过程二极管的反向恢复过程是指当二极管由正向导通状态突然切换到反向电压状态时，二极管内部电荷分布和电流特性的恢复过程。
这个过程是二极管正向关闭时，快速从电导状态切换到封锁状态的过程。
本文将详细介绍二极管的反向恢复过程。
一、二极管的反向导电当二极管处于正向导通状态时，使得P型半导体处于正偏电压，N型半导体处于负偏电压。
在这种情况下，二极管通过电流。
然而，一旦施加在二极管上的电压改变方向，使得N型半导体达到阳极的电位，而P型半导体达到阴极的电位，二极管便会切换到封锁状态，并且相当数量的电子和空穴重新组合。
这个过程是由于$e^{-}$在N型半导体的表面融合和电子从P型半导体进入技术N型半导体的缺陷引起的。
如果这些载流子没有重新组合，反向瞬态提供的能量会在二极管中积累，导致电压浪涌、瞬态电流和过度电击等问题。
因此，理解和解决二极管反向恢复问题对于二极管在电力电子系统中的应用至关重要。
二、弛豫过程在二极管反向电压达到一定程度之后，二极管将进入弛豫过程。
在这个阶段，N型半导体中的电场逐渐增强，电子开始从P型半导体向N型半导体运动。
同时，电子会逐渐从N型半导体重新组合到P型半导体，直到两个半导体之间的势垒完全恢复。
三、反向恢复时间反向恢复时间是指二极管从正向导通状态切换到封锁状态所需的时间。
它包括两个关键时间参数：反向恢复时间 (Trr) 和反向恢复峰值电流(Irr)。
1. 反向恢复时间 (Trr)反向恢复时间是指从二极管输入反向电压时，电流从峰值下降到反向电流的10%所需的时间。
反向恢复时间的长短对系统的稳定性和效率都有重要影响。
较大的反向恢复时间会导致能量损失和电容电流的产生，从而加剧二极管的耗损。
幸运的是，由于现代技术的进步，新型二极管已经提高了反向恢复时间的性能。
2. 反向恢复峰值电流 (Irr)反向恢复峰值电流是指二极管在切换到封锁状态时，使得电流呈现出一个峰值的电流大小。
较大的反向恢复峰值电流可能会在电路中产生电磁干扰，并使系统不稳定。
二极管 反向恢复电流
二极管反向恢复电流二极管是一种电子器件，其具有单向导电性质，可以将电流限制在一个方向上流动。
然而，在特定条件下，二极管会出现反向导电现象，即反向恢复电流。
本文将介绍二极管反向恢复电流的原理、特性以及应用。
一、二极管反向恢复电流的原理当二极管处于正向偏置状态时，电流从正极流向负极，二极管正常导通。
但当施加反向偏置电压时，即正极接地，负极施加正电压，二极管处于反向截止状态。
此时，二极管的PN结会形成一个反向电场，阻止电流流动。
然而，在实际应用中，当二极管从正向偏置状态切换到反向截止状态时，电荷会在PN结上积累，形成空间电荷区。
当电源中的电压改变方向时，空间电荷区的电荷需要重新分布，从而导致反向恢复电流的产生。
二、二极管反向恢复电流的特性1. 反向恢复时间：反向恢复电流的时间取决于二极管的结电容和电路中的负载电感。
一般来说，结电容越大，反向恢复时间越长。
2. 反向恢复电流峰值：反向恢复电流的峰值取决于二极管的结电容、正向电流和反向电流的变化速度。
3. 反向恢复电流的振荡：在某些情况下，反向恢复电流可能会出现振荡现象，即反向恢复电流在正向和反向之间多次切换。
三、二极管反向恢复电流的应用1. 电源滤波器：在电源电路中，二极管的反向恢复电流可以用于平滑输出电压，减小电源的纹波。
通过选择合适的二极管和电容，可以有效地滤除高频噪声。
2. 反向恢复二极管：为了减小二极管的反向恢复时间和电流峰值，工程师们设计了专门用于抑制反向恢复电流的二极管，称为反向恢复二极管。
反向恢复二极管具有快速反向恢复时间和低反向恢复电流的特点，广泛应用于高频电路和功率电子设备中。
3. 超快速二极管：超快速二极管是一种特殊的二极管，具有更快的反向恢复时间和更低的反向恢复电流。
它们被广泛应用于高速开关电路、脉冲电路和高频电路等领域，以提高电路的开关速度和效率。
总结：二极管反向恢复电流是二极管在从正向偏置状态切换到反向截止状态时产生的电流。
它的产生原理是由于电荷在PN结上的重新分布，导致反向电流的流动。
5种无桥PFC
这里有六种无桥PFC，分别是:标准无桥PFC这种PFC在正负半周的时候, 两个管子一个续流一个充当高频开关这种拓扑的优点是使用功率元件比较少, 两个管子可以一起驱动，这简化了驱动电路的设计，同时让直接使用传统APFC的控制芯片成为可能.但它同时存在几个问题, 电流流向复杂而且不共地，电流采样困难，有较大的共模干扰因此输入滤波器要仔细设计针对头一个问题, ST公司和IR公司的一些应用文档中已经比较详细的介绍了两种比较可行的采用互感器的方法双Boost无桥PFC这种拓扑由标准无桥PFC改良而来，增加了D3和D4作为低频电流的回路, S1和S2只作为高频开关而不参与低频续流同标准无桥PFC，S1和S2能同时驱动，而在两个低频二极管D3和D4之后插入取样电阻又可以像普通PFC简单地传感电流同时这种拓扑具有更低的工模电流但是这种拓扑必须使用两个电感, 电流流向有不确定性, 低频二极管和mos的体二极管可能同时导通，增加了不稳定因素双向开关无桥PFCS1和S2组成了双向开关, 他们可以同时驱动, 采用电流互感器可以很容易的检测电流, D1和D3为超快恢复二极管，D2和D4可以采用低频二极管缺点在于整个电路的电势相对于大地都在剧烈变化，会产生比标准无桥PFC更严重的EMC问题，输出电压无法直接采样，需要隔离采样(使用光耦，但是会增加复杂度）图腾柱PFC由标准无桥PFC演化而来，但是原理稍微改变D1和D2为低频二极管，S1和S2的体二极管提供高频整流开关作用这种电路具有较低的EMI，使用元件较少, 设计可以很紧凑但是S1和S2需要使用不同的驱动信号, 工频周期不同信号也不一样, 增加了控制的复杂性，S2不容易驱动（可以尝试IR2110等自举驱动芯片）S1和S2如果采用mos，mos的体二极管恢复较慢(通常数百ns)会产生较大的电流倒灌脉冲, 引起很大的损耗，足以抵消无桥低损耗的优势S1和S2如果采用IGBT，虽然其体二极管的性能没问题, 但是其导通压降比较大，也会产生很高的损耗，尤其是在低电压输入的情况下现在有一些国外公司在研制GaN和SiC高性能开关管，开关速度极快, 没有体二极管反向恢复问题, 这些技术尚在研发中, 现在是在市场上见不到这些产品的。
二极管反向恢复电压
二极管反向恢复电压二极管是一种基础的电子器件，常用于电路中的整流、调节和保护等方面。
作为一种非线性电子元件，其最重要的特性之一就是反向恢复电压（Reverse Recovery Voltage，简称RRV）。
本文将对二极管反向恢复电压进行详细介绍。
一、二极管基本原理二极管由两种导电材料——P型半导体和N型半导体构成，通过P-N结连接而成。
当正向电压施加在二极管上时，电流可以通过二极管流动；而反向电压施加时，二极管会被击穿，导致电流大幅度增加。
因此，正向电压下，二极管处于导通状态，而反向电压下，二极管处于截止状态。
二、二极管反向恢复电压的定义当二极管从正向工作状态切换到反向截止状态时，二极管内部储存的电荷需要被有效清除，这个过程就是反向恢复过程。
在反向恢复过程中，二极管内部的电荷类似于一个电容器，当反向电压施加到二极管上时，这个电荷需要被电压逐渐清除，直到达到反向电压稳定值。
这个反向电压稳定值就是二极管的反向恢复电压。
三、二极管反向恢复电压的影响因素1. 二极管的结构和材料：二极管的结构和材料决定了它的导电特性和电压容忍能力，进而影响反向恢复电压。
不同的材料和结构导致的二极管电压容忍能力不同，从而反向恢复电压也有所差异。
2. 正向工作电流：正向工作电流越大，二极管中储存的电荷越多，反向恢复电压也就越大。
3. 正向导通时间：正向电流截止到开始反向恢复的时间越短，反向恢复电压也就越小。
四、反向恢复过程反向恢复过程分为两个阶段：存储时间和减少时间。
1. 存储时间阶段：当正向工作电流截止时，二极管内部的电荷不会立即消失，而是在一个相当短的时间内逐渐减少。
这个阶段被称为存储时间（tst）。
2. 减少时间阶段：存储时间结束后，剩余的电荷开始被有效地消除，直到二极管的反向电压稳定下来。
这个阶段被称为减少时间（trr）。
五、减小二极管反向恢复电压的方法1. 选择合适的二极管：根据具体应用需求，选择具有较小反向恢复电压的二极管。
理解功率MOSFET体二极管反向恢复特性
理解功率MOSFET体二极管反向恢复特性理解功率MOSFET体二极管反向恢复特性半桥、全桥和LLC的电源系统以及电机控制系统的主功率MOSFET、同步Buck变换器的续流开关管、以及次级同步整流开关管，其体内寄生的二极管都会经历反向电流恢复的过程。
功率MOSFET的体二极管的反向恢复性能和快恢复二极管及肖特基二极管相比，其反向恢复速度要低很多，反向恢复电荷也要大很多，因此反向恢复的特性较差。
这样，导致二极管的开关损耗增加，降低系统的效率，同时，也会产生较高的振铃，影响功率MOSFET的安全工作。
功率MOSFET 数据表中，通常给出了一定条件下的Qrr和反向恢复的时间，并没有给出和实际应用相关的、在不同的起始电流和不同的电流下降斜率下，对应的反向恢复特性，本文就讨论这些问题并做详细的分析。
MOSFET的结构及反向恢复波形分析沟槽Trench型N沟道增强型功率MOSFET的结构如图1所示，在N-epi外延层上扩散形成P基区，然后通过刻蚀技术形成深度超过P基区的沟槽，在沟槽壁上热氧化生成栅氧化层，再用多晶硅填充沟槽，利用自对准工艺形成N+源区，背面的N+substrate为漏区，在栅极加上一定正电压后，沟槽壁侧的P基区反型，形成垂直沟道。
由图1中的结构可以看到，P 基区和N-epi形成了一个PN结，即MOSFET 的寄生体二极管。
图1 MOSFET内部结构图2 反向恢复波形当体二极管外加正向电压VF时，正向电压削弱了PN结的内电场，漂移运动被削弱，扩散运动被增强，扩散和漂移的动态平衡被破坏。
结果造成P区的空穴（多子）流向N区，N 区的电子(多子）流向P 区，如图1中箭头所示。
进入P区的电子和进入N区的空穴分别成为该区的少子。
因此，在P区和N区的少子比无外加电压时多，这些多出来的少子称为非平衡少子。
这些非平衡少子，依靠积累时浓度差在N区和P区进行扩散。
空穴在N区扩散过程中，同N区中的多子电子相遇而复合，距离PN结边界越远，复合掉的空穴就越多。
快恢复二极管参数
快恢复二极管参数二极管是一种常用的电子器件，广泛应用于电子电路中。
它具有单向导电性质，能够将电流限制在一个方向上流动。
为了更好地理解二极管的参数，下面将对二极管的一些重要参数进行介绍，并讨论如何快速恢复这些参数。
第一个要介绍的参数是正向电压降（Forward Voltage Drop）。
正向电压降是指当二极管处于正向工作时，二极管两端的电压差值。
对于常见的硅二极管，正向电压降通常在0.6V至0.7V之间，而对于锗二极管，正向电压降通常在0.15V至0.3V之间。
为了快速恢复正向电压降参数，可以采取以下两种方式：1.通过恢复二极管的结温度。
二极管的正向电压降与其工作温度密切相关，当二极管过热时，正向电压降会增加。
因此，可以通过降低二极管的工作温度来恢复正向电压降的参数。
可以采取散热措施，如增加散热片，提高散热效果，或者降低二极管的工作电流，减少功耗，从而减少热量产生。
2.替换失效的二极管。
如果二极管的正向电压降超出了标准范围，很可能是二极管本身出现了问题。
此时，可以通过替换新的二极管来恢复正向电压降的参数。
确保新的二极管品质可靠，符合标准要求。
第二个要介绍的参数是反向电流（Reverse Current）。
反向电流是指当二极管处于反向工作时，二极管两端漏出的电流。
对于理想的二极管，反向电流应该是非常小的，接近于零。
然而，在实际应用中，由于二极管的制造质量以及外部环境等因素的影响，反向电流往往不可避免地会有一定的存在。
为了快速恢复反向电流的参数，可以采取以下方法：1.进行清洗和保养。
由于二极管属于电子元件，长期使用后可能会积聚尘埃或产生杂质，导致反向漏电流的增加。
因此，定期进行清洗和保养是保持二极管正常工作的关键。
2.替换老化或损坏的二极管。
如果二极管反向电流严重超过标准范围，很可能是二极管老化或损坏。
此时，可以考虑替换新的二极管来恢复反向电流的参数。
此外，还有一些其他重要的二极管参数，如最大正向电流、最大反向电压、最大功耗等。
简述二极管的反向恢复
简述二极管的反向恢复二极管是一种电子器件，它具有只允许电流在一个方向通过的特性。
当正向偏置时，电流可以自由流动，而当反向偏置时，电流被阻断。
然而，在某些情况下，二极管在反向电压下可能会发生击穿，导致反向电流的流动。
为了防止这种击穿现象，二极管反向恢复技术被广泛应用。
二极管的反向恢复是指在二极管处于反向电压状态时，当电压突变时，二极管能够快速恢复到正常导通状态的能力。
这是非常重要的，因为在许多电子电路中，二极管会承受反向电压的冲击。
如果二极管不能迅速恢复，将会导致电路的稳定性和可靠性受到影响。
二极管的反向恢复可以通过多种方式实现。
其中一种常用的方法是使用快恢复二极管。
快恢复二极管是一种专门设计用于快速恢复的二极管。
它具有较低的反向恢复时间和较高的反向电压能力，能够有效地防止二极管的击穿现象。
快恢复二极管的反向恢复时间通常在几纳秒到几十纳秒之间。
快恢复二极管的反向恢复时间主要由以下几个因素决定。
首先是二极管的材料。
不同的材料具有不同的载流子迁移速度，从而影响反向恢复时间。
其次是二极管的结构。
快恢复二极管通常具有优化的结构，如缩小的结电容和减少的扩散区域，从而减少了二极管的反向恢复时间。
最后是二极管的工作温度。
温度越高，载流子迁移速度越快，反向恢复时间越短。
除了快恢复二极管，还有其他方法可以实现二极管的反向恢复。
例如，可以通过并联电阻或电感来减缓反向电流的上升速度，从而降低二极管的反向恢复时间。
这种方法可以在一些特定的应用中发挥重要作用，如电源电路和开关电源。
在实际的电子电路设计中，需要根据具体的应用场景选择合适的反向恢复技术。
对于一些对反向恢复时间要求较高的应用，如高频电路和高速开关电路，通常会选择快恢复二极管。
而对于一些对反向恢复时间要求不那么严格的应用，可以选择其他更经济或更简单的反向恢复技术。
二极管的反向恢复是确保二极管在反向电压下具有良好性能的重要技术。
通过选择适当的反向恢复技术，可以有效地提高电子电路的稳定性和可靠性。
二极管消除反电动势选型
二极管消除反电动势选型二极管是一种重要的电子元件，它能够在电路中消除反电动势。
本文将从二极管的基本原理、消除反电动势的需要、以及如何选择合适的二极管等方面展开讨论。
我们来了解一下二极管的基本原理。
二极管是由两种材料——P型半导体和N型半导体组成的。
在P型半导体中，掺入了掺杂剂，使得其杂质浓度远高于纯硅材料。
这样，P型半导体中的电子数目就远远少于空穴数目。
而在N型半导体中，掺入了其他掺杂剂，使得其杂质浓度远高于纯硅材料。
这样，N型半导体中的空穴数目就远远少于电子数目。
当将P型半导体和N型半导体通过特定的工艺连接起来时，就形成了一个二极管。
当二极管的P端与正电压连接，N端与负电压连接时，二极管处于正向偏置状态。
此时，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子会发生复合，导致电流通过二极管。
而当二极管的P端与负电压连接，N端与正电压连接时，二极管处于反向偏置状态。
此时，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子会被电场分开，形成一个电势垒，导致电流无法通过二极管。
接下来，我们来探讨一下为什么需要消除反电动势。
在电路中，当电源断开或电路中的电感元件发生变化时，会产生反电动势。
这种反电动势会导致电流突变，进而对电子元件产生瞬态的高电压。
这对于一些对电压变化敏感的电子元件来说，可能会造成损坏。
因此，我们需要采取措施来消除这种反电动势。
而二极管就是一种常用的元件，用于消除反电动势。
当反电动势产生时，二极管会自动进入反向偏置状态，阻止反电动势通过。
这样，二极管能够保护其他电子元件，防止其受到损害。
在选择二极管时，我们需要考虑一些关键因素。
首先，我们需要确定所需的最大反电动势。
这取决于电路中的电感元件的特性以及所需的电流变化速率。
其次，我们需要确定所需的最大反电动势的持续时间。
这将决定我们选择二极管的功率承受能力。
最后，我们还需要考虑二极管的电压容忍度和电流容忍度，以确保其能够正常工作。
在市场上，有很多不同类型的二极管可供选择。
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抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较
0 引言
高频功率二极管在电力电子装置中的应用极其广泛。
但PN结功率二极管在由导通变为截止状态过程中，存在反向恢复现象。
这会引起二极管损耗增大，电路效率降低以及EMI增加等问题。
这一问题在大功率电源中更加突出。
常用RC吸收、串入饱和电抗器吸收、软开关电路等开关软化方法加以解决，但关于其效果对比的研究报道尚不多见。
本文以Buck电路为例，对这几种方案进行了比较，通过实验及仿真得出有用的结论。
1 二极管反向恢复原理
以普通PN结二极管为例，PN结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动，同时由于电场作用存在漂移运动，两者平衡后在PN结形成空间电荷区。
当二极管两端有正向偏压，空间电荷区缩小，当二极管两端有反向偏压，空间电荷区加宽。
当二极管在导通状态下突加反向电压时，存储电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合，这样便产生一个反向电流。
2 解决功率二极管反向恢复的几种方法
为解决功率二极管反向恢复问题已经出现了很多种方案。
一种思路是从器件本身出发，寻找新的材料力图从根本上解决这一问题，比如碳化硅二极管的出现带来了器件革命的曙光，它几乎不存在反向恢复的问题。
另一种思路是从拓扑角度出发，通过增加某些器件或辅助电路来使功率二极管的反向恢复得到软化。
目前，碳化硅二极管尚未大量进入实用，其较高的成本制约了普及应用，大量应用的是第二种思路下的软化电路。
本文以一个36V输入、30V/30A输出、开关频率为62.5kHz电路（如图1所示）为例，比较了几种开关软化方法。
图1 Buck电路
2．1 RC吸收
这是解决功率二极管反向恢复问题的常用方法。
在高频下工作的功率二极管，要考虑寄生参数。
图2(a)为电路模型，其中D为理想二极管，Lp为引线电感，Cj为结电容，Rp为并联电阻（高阻值），Rs为引线电阻。
RC吸收电路如图2（b）所示，将C1及R1串联后并联到功率二极管D0上。
二极管反向关断时，寄生电感中的能量对寄生电容充电，同时还通过吸收电阻R1对吸收电容C1充电。
在吸收同样能量的情况下，吸收电容越大，其上的电压就越小；当二极管快速正向导通时，C1通过R1放电，能量的大部分将消耗在R1上。
(a) 功率二极管电路模型(b) RC吸收电路
(c) 串联饱和电抗器(d) 二极管反向恢复软化电路
图2 解决功率二极管反向恢复问题的常用方案
2.2 串联饱和电抗器
这是解决这一问题的另一种常用方法，如图2（c）所示。
一般铁氧体(Ferrite)磁环和非晶合金(Amorphous)材料的磁环都可以做饱和电抗器。
根据文献[1]，用饱和电抗器解决二极管反向恢复问题时，常用的锰锌铁氧体有效果，但是能量损失比非晶材料大。
随着材料技术的进展，近年来非晶饱和磁性材料性能有了很大提高。
本文选用了东芝公司的非晶材料的磁环(型号：MT12×8×4.5W)绕2匝作饱和电抗器。
对应图3（a）和图3（b），第Ⅰ阶段通过D0的电流很大，电抗器Ls饱和，电感值很小；第Ⅱ阶段当二极管电流开始下降时，Ls仍很小；第Ⅲ阶段二极管电流反向，反向恢复过程开始(trr为反向恢复时间)，Ls
值很快增大，抑制了反向恢复电流的增大，这样就使电流变成di/dt较小的软恢复，使二极管的损耗减小，同时抑制了一个重要的噪声源；第Ⅳ阶段二极管反向恢复结束；第Ⅴ阶段二极管再次导通，由于电流增大，Ls很快饱和。
(a) 反向恢复电流波形
(b) 饱和电抗器磁化曲线
图3 饱和电抗器对二极管反向恢复抑制示意
2．3 软开关电路
图2（d）为一种有效的二极管反向恢复软化电路[2]。
Lk为变压器漏感。
n为变压器匝比，这里取n=3，其工作过程如图4所示。
(a) 阶段1
(b) 阶段2
(c) 阶段3
(d) 阶段4
(e) 阶段5
图4 软开关工作原理
阶段1如图4(a)所示，开关S已经导通，D0处于反向截止状态，励磁电感Lm与漏感Lk被线性充电。
阶段2开关S关断，S的寄生电容Cp被充电，该过程很短，可近似看作线性，如图4(b)所示。
阶段3D0及Db均导通，如图4(c)所示。
阶段4二极管D0中的电流在漏感Lk的作用下逐渐下降为0，如图4(d)所示。
阶段5开关S导通，如图4（e）所示，支路二极管Db中的电流继续下降，在S关断前下降为0。
图4(c)中D0导通，uD0≈0，当到图4(d)状态，uD0=－u2=u0/(1＋n)，图5(d)的试验波形验证了这一点。
3 实验结果
图5给出了各种情况下的二极管D0的端电压波形。
(a) 无反向恢复抑制措施的D0端压
(b) 并联RC吸收后D0端压
(c) 串入饱和电抗器Ls后D0端压
(d) 采用软化电路之后D0端压
图5 实验波形
从图5波形中可以看到，二极管反向恢复的电压毛刺减小，说明3种方案对二极管反向恢复均有抑制的效果。
用RC吸收电路虽然抑制了二极管反向恢复，但反向恢复的电压毛刺与振荡还比较明显。
采用软化电路后如前分析，理论上反向恢复电流应该降为零，但由于电路中杂散参数的影响，二极管关断过程中电压波形还有振荡。
串入饱和电抗器对二极管反向恢复抑制效果最好。
4 结语
碳化硅的推广应用或许是二极管反向恢复问题的根本解决途径。
目前主要采用RC吸收电路。
串联饱和电抗器以及软化电路也是抑制二极管反向恢复的有效方案。
理论分析和试验证明，串联非晶饱和电抗器最为简单有效，有望得到进一步推广。