二极管应用介绍

GULF适用的 PFC 整流器件有
P/N VRRM (V) Io (A) IFSM (A) Trr (nS)
MUR160~480 UGSP05J UESA10J
July 2007
600~800 600 600
1~4 5 10
35~150 65 110
45/75 25nS 30nS
产品特性要求
VF：
ωt
uo
ωt
July 2007
海湾适用的产品有：
We Produce You Trust
白胶
1N400X RL20X 1N540X DFXX
GPP
1N400XG GPP1X 1N540XG
GP
GP10~30X SS1X GSXX
桥堆
G2SBXX G5SBXX GBUXX
July 2007
产品特性要求：
We Produce You Trust
缺点
- 电容较大 - 所能承受的冲击电流相对较小
- 电压高 -当钳位开始不能自动恢复原高压状态 - 易衰退 - 电容较大 - 成倍降低额定电流 - 不能提供持续的额定电流 - 容量大 ( 特别是多层，不适合高频情况）
MOV
July 2007
四、 缓
滤
（1）
Up - Snubber
We Produce You Trust
钳制电压 输入波形
正常输出电压
钳制电压 输出波形 正常输出电压
钳位开始点
July 2007
We Produce You Trust
图2：ESD静电放电波形
图1：电感的储能放电过程 说明：前边表示开关导通时的稳态波形， 最后的尖峰表示开关突然关断时产生的 瞬变电压
图3：雷击浪涌电流波形 July 2007
瞬变电压、电流和时域的特性归纳：
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注：a是直接造成的最坏瞬变状态，b是间接的瞬变状态
July 2007
ZENER二极管
Zener 二极管 固态P- N结硅二极管 . 固态 结硅二极管 在外加反偏低电压时具有雪崩特性。 在外加反偏低电压时具有雪崩特性。 Zener( 极管的基本功能是用于稳压但也常 (( 用于高压钳位 Zener二极管 用于钳位时，一般用在用于处 二极管 用于钳位时， 理功率较低的瞬压尖峰或较小的浪涌
We Produce You Trust
PFC处工作电流较大，如果VF过大则会引起功耗 （P=V×I）过大 TRR ： TRR越小越好；因为当MOSFET导通的瞬间，二极管 的TRR越大则从二极管漏电流经MOSFET损耗的功率 也将越大，二极管本身所引起的功耗也越大。
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三、过压保护器件
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单向
双向 < 符号 >
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TVS ( 瞬间电压抑制器 )
We Produce You Trust
TVS ˜ ˜ 间电压 ( )， 态 极管TM 是特别为抑制瞬间 浪涌而设计的二极管。 浪涌而设计的二极管。 Si TVSs 有很大的焊接面可以应用散热片释放和过滤瞬间大功率 过压脉冲能量. 过压脉冲能量 其工作类似于Zener二极管具有较低的钳位压。 二极管具有较低的钳位压。 其工作类似于 二极管具有较低的钳位压 Si TVS不到 不到1ns的响应时间的突出特性使 的响应时间的突出特性使TVS成 不到 的响应时间的突出特性使 成 为特别适合用于处理急剧上升的尖峰脉冲的理想 器件。 器件。 例如： 例如：ESD 、EMP.
Up - Snubber
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C
D UF4007 UF4005 FR107
R Min. 2W Rating
C 600V High Freq. FILM TYPE
Down - Snubber
C R
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缓
滤
（3）
缓冲 / 钳位
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单相桥式整流电路
T u1
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+
D4 u2 D3 D2 D1
u2正半周时 电流通路
RL u0
-
桥式整流电路
U2>0 时D1,D3导通D2,D4截止， 电流通路:由+经D1→RL→D3→-
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单相桥式整流电路
T u1 u2 D3 D2
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VR： 电压不足容易引起PN结击穿。 IF：
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二极管电流特性不足容易发热，易导致二极 管性能迅速衰退或烧坏。 IFSM： 由于外部电源并非十分稳定，存在很多浪涌 冲击的可能（雷电、核电磁波）。
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二、PFC 回路及波形
无PFC的整流回路 的整流回路
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基本结构
负载
基本应用
< 符号 >
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过压保护器按件特性分类
钳位器件 ZENER TVS MOV
工作电压 INPUT 正常输出电压
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CROW-BAR器件 Gas - Tube 晶闸管型 TVS
工作电压 工作电压 输 电压
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输入整流
逆变回路
输出回路
2KBP10 1N4007GP SS1M
D10
1N4148 1N4004G
PFC
BYV95XGP
D11
1N4148
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We Produce You Trust
July 2007
14”/20”/21”/25” TV 电源 (70W ~100W)
新的路波回路应用趋势， 新的路波回路应用趋势，将TVS 添加到 缓冲回路。 RCD 缓冲回路。 优点 ;
R
TVS C
1. 电阻消耗功率的减少使得电源系统的 效率提高。 效率提高。 的瞬间能量释放能力使TR 2. TVS 的瞬间能量释放能力使TR (FET) 更加安全 。
D UF4007 UF4005 FR107 TVS P6KE160 P6KE180 P6KE200 P6KE250
D4 D1
u2负半周时 电流通路
RL
u0
+
桥式整流电路
u2<0 时D2,D4导通D1,D3截止 电流通路:由-经D2→RL→D4→+
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桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
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+ D4 u2 u2
ωt
D1 D3 D2
RL u0
uD4,uD2
uD3,uD1
电极
MOV 结构
圆型
多层 贴面型
多层MOV 结构
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气体放电管Gas-Tube
Gas -Tube 运用气体在某些特殊高压环境中的电 弧现象制成 保护电压由两电极间的距离具体控制. 保护电压由两电极间的距离具体控制 当线路中出现超过一定的限定电压时Gas -Tube 当线路中出现超过一定的限定电压时 开启工作，所有能量开始通过Gas –Tube释放。 释放。 开启工作，所有能量开始通过 释放 当电压返回低于一定限定值时Gas -Tube 关闭停 当电压返回低于一定限定值时 止工作. 止工作
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典型的开关式电源模块图（1）
简单反馈式开关电源
二次整流
吸收回路
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参考电压取样
EMI
输入整流
PWM or RCC
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典型的开关式电源模块图（2）
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AC INPUT
EMI
Bridge Diode
+ COUT3 VOUT3
11V/0.5A
D11
+
+
COUT4
D8
+12V REG
+ COUT VOUT
33V
PWM IC
Q1 IRFBC40D GFA3144
D12 HEATER
+
+ COUT VOUT
25V
+9V REG OPT1 FEEDBACK DZ1 DZ2
-
+5V REG
Zener - 5.1V ~ 10V
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有PFC的整流回路 的整流回路
负载
负载
电压
IAVG
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电流
IAVG
功率因素校正-PFC
功能
- 目的在于抑制信号中的谐波成分 - PFC回路使负载具有耐浪涌电流的能力 回路使负载具有耐浪涌电流的能力
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优点
- 使实际功率接近于理论功率 - 抑制浪涌电流增强电源系统和器件的工作效率 - 电源系统工作效率最大化
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电极
其反向崩溃电压（ ） 和层数. 其反向崩溃电压（Vb）决定于 和层数 每个ZnO 结的 大概是 左右 结的Vb大概是 左右. 大概是3V左右 每个 电压Vb随厚度的不同（层数）及氧化锌晶格尺寸 电压 随厚度的不同（层数） 随厚度的不同 大小而变化。 大小而变化。 浪涌能力决定于通道数目. 浪涌能力决定于通道数目. 每个晶格具有一定的电容， 每个晶格具有一定的电容，如果浪涌电 流过大则容易产生延时。 流过大则容易产生延时。
D1 – D4 AC VIN 90V ~ 240V
+
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D5 CIN D6
+ +
COUT1
+
COUT1
+ VOUT1
115V/0.45A
Anode HV Focus
+
+ VOUT2
15V/1.5A
VOUT
200V
+
D10
Screen
COUT2
D9 D7
+
水平驱 动
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一、输入整流回路
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整流电路的任务是把交流电压转变 整流电路的任务是把交流电压转变 为直流脉动的电压。 为直流脉动的电压。常见的小功率整 流电路，有单相半波、全波、 流电路，有单相半波、全波、桥式和 倍压整流等。 倍压整流等。
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Gulf Semiconductor Limited
二极管应用介绍
July 2007
We Produce You Trust
主要内容
• 二极管在输入整流回路的应用 •二极管PFC回路的应用 •二极管吸收率波回路的应用 • 过压保护器件应用介绍 •二极管输出整流回路的应用
单相半波整流电路的工作原理
We Produce You Trust
T u1
D a i0 u2 RL u0 uo i o u o io 输出电压电流波形 b
ωt
July 2007
典型桥式整流回路
输入整流
V
We Produce You Trust
in
V
out
½T 输入电压波形 1T 输出电压波形
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工作电压 工作电压 OUTPUT 输 电压
钳位开始点
开始点
结束点
July 2007
电压保护器件的比较
优点
TVS - 钳位电压较低 - 响应时间快（10-12ps） - 体积小 - 无衰退 - 应用电压幅度宽 Gas-Tube - 电流大（20000A） - 电容较低 ( < 几pF ) - 较高的绝缘特性 - 钳位电压高 - 能承受较高浪涌电流与能量 - 反应快（5×10-8s） - 无跟随电流交流保护可靠性好
Vin
Lm
D
Vo
PFC S
PWM
Vref
July 2007
电子镇流器框图
We Produce You Trust
海湾 桥堆、白胶管、 GPP、GP管
海湾各种超快速 GPP管、GP管
海湾各种超快速 GPP管、GP管
EMI
整流 PFC
逆变电路
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一典型半桥镇流器电路
PFC回路 回路
UGSP10J MUR160~480 1N4004G/GP
单向
双向 < 符号 >
N P
July 2007
Baidu Nhomakorabea
Zener/TVS二极管的应用 稳压
输入电压 Zener稳压输出 Zener稳压输出
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过压保护
TVS钳位电压 TVS钳位电压
R
IC V 输入 V 输出
July 2007
MOV (金属氧化物变阻器 )
用具有半导体特性的锌氧化物ZnO 金属氧化物变阻器 (MOV) 用具有半导体特性的锌氧化物 与其它金属氧化物及陶器等混合制成。 与其它金属氧化物及陶器等混合制成。
We Produce You Trust
常见的Up-snubber缓冲滤波回路应用. 常见的Up-snubber缓冲滤波回路应用. Up 缓冲滤波回路应用
R
C
• • •
缓冲滤波回路中整流二极管的重要因 素 VF Vfr Tfr Ifsm
July 2007
缓冲滤波回路（2）
缓冲回路保护负载和场效应管不被 电感所产生的浪涌电压烧坏。 电感所产生的浪涌电压烧坏。 基本的和良好的缓冲回路 必须同时 UpDown应用 Up-snubber 和 DownSnubber. Snubber. 这样对于变压器次级线圈产生的噪 声过滤器效果要比单个缓冲滤波回 路明显增强。 路明显增强。 R