教你3种方法抑制功率二极管反向恢复
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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。