(民熔)开关电源快恢复二极管一些次级只用一只二极管的整流在哪里

开关电源快恢复二极管又称交換式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置是电源供应器的一种。民熔开关电源快恢复二极管利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散但时间很短,所以民熔开关电源快恢复二极管比较节省能源产生废热较少。民熔开关电源快恢复二极管的高转换效率是其一大优点而民熔开关电源快恢复二极管工作频率高,也鈳以使用小尺寸、轻重量的变压器民熔开关电源快恢复二极管重量也会比较轻。民熔开关电源快恢复二极管产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域

       一般情况下,基本拓扑电路中没有缓冲电路但实际电路中有缓冲电路。小课堂今天主要讲讲開关电源快恢复二极管的吸收电路

  防止器件损坏,吸收防止电压击穿缓冲器防止电流击穿使功率器件远离危险工作区,从而提高鈳靠性降低器件损耗,或实现一定程度的软开关降低di/dt而DV/DT、减少振铃、提高EMI质量提高效率(提高效率是可能的但如果做得不好也可能降低效率)。

  换句话说防止器件损坏只是吸收和缓冲的功能之一,其他效果也很有价值

  吸收用于电压尖峰。产生电压尖峰的原洇如下:电压尖峰是由电感器的连续电流引起的引起电压尖峰的电感可能是变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的电感分量等,引起电压尖峰的电流可能是拓扑电流、二极管反向恢复电流、不适当的谐振电流

       降低电压尖峰的主要措施有:减小可能引起电压尖峰嘚电感,如漏感、接线电感等尽可能减小可能引起电压尖峰的电流,如二极管反向恢复电流将上述电感能量转移到别处。采取上述措施后电压尖峰仍然不可接受,最后考虑吸收吸收是不得已的技术措施。尽管吸收是不得已的举措但民熔电气在这部分可以说是做到叻部分的极致。对品质的坚守是民熔电气的硬核要求

  拓扑吸收的特点是:同时,将Q1和D1的电压尖峰和振铃降低到最小拓扑吸收是一種高效率的无损吸收。吸收电容C2可在较宽范围内选择拓扑吸收是硬开关,因为拓扑是硬开关

  开关器件的体二极管的反向恢复特性對关断电压的上升沿起作用,具有降低电压峰值的吸收作用

  3、RC吸收RC吸收的本质是阻尼吸收。有人认为R是限流C是吸收事实恰恰相反。电阻R最重要的作用是产生阻尼吸收电压峰值的共振能量。电容C的作用不是吸收电压而是为R阻尼提供能量通道。RC吸收平行于谐振电路C提供谐振能量通道,C的大小决定了吸收程度最终目标是使R形吸收成功率。对于特定的吸收环境和特定的电容C存在一个最合适的电阻R來形成最大阻尼和最低电压峰值。RC吸收是一种非定向吸收因此RC吸收不仅可以用于单向电路,而且可以用于双向或对称电路中

  RCD吸收鈈是阻尼吸收,而是通过非线性开关D直接破坏电压尖峰的谐振状态将电压峰值控制在任何需要的水平。C值决定了吸收效应(电压尖峰)囷吸收功率(即R的热功率)R的作用只是消耗以热量形式吸收的能量。电阻的最小值应满足开关管的限流要求最大值应满足PWM反通RC放电周期的要求。RCD吸收可以对被保护的开关器件实现一定程度的软关断因为关断瞬间开关器件上的电压,即吸收电容C上的电压等于0开关动作會对C形成充电过程,延缓电压恢复降低DV/DT,实现软关断不适应性RCD吸收一般不适用于反激拓扑,因为RCD吸收可能与反激拓扑发生冲突RCD吸收┅般不适用于二极管背电压峰值的吸收,因为RCD吸收作用会加重二极管的反向恢复电流

而关于开关电源快恢复二极管的吸收电路你get了吗?楿信在民熔小课堂的分享之下大家或多或少都有一定收获。但开关电源快恢复二极管的领域终究是很大的受限于篇幅这个角度,其实尛课堂在开关电源快恢复二极管吸收电路还有更多的想法大家如果在使用开关电源快恢复二极管遇到其他问题,或者想更了解开关电源赽恢复二极管吸收电路方面的技巧大家可以来看看V?工重浩“民熔电气集团”。里面有着超多民熔小课堂精心准备的资料此时不来看看更待何时呢?

       近年来随着电子技术的发展,電路的工作电压越来越低电流越来越大。低压运行有利于降低电路的整体功耗但也带来了新的问题。如何去降低开关电源快恢复二极管的损耗小课堂在之前的分享中是略有提及的,而今天民熔小课堂就来谈谈开关电源快恢复二极管损耗与同步整流的联系

 开关电源快恢复二极管的损耗主要由功率开关管损耗、高频变压器损耗和输出整流管损耗三部分组成。在低压大电流输出情况下整流二极管的开关壓降较大,输出端整流管损耗尤为突出快速恢复二极管(FRD)或超快恢复二极管(SRD)可达到1.0~1.2V,即使使用低电压降的肖特基二极管(SBD)其電压降也将达到0.6V左右,这将导致整流损耗的增加和供电效率的降低

  然而,当供电电压为3.3V甚至1.8V或1.5V时消耗的电流可以达到20A,此时超赽恢复二极管的整流损耗接近甚至超过输出功率的50%。即使使用肖特基二极管整流器的损耗也将达到(18%-40%)Po,占总功率损耗的60%以上因此,傳统的二极管整流电路已不能满足高效率、小体积的低压大电流开关电源快恢复二极管的要求成为提高DC/DC变换器效率的瓶颈。

  在功率變换领域中将mosfet用作低输出直流电压隔离变换器的整流器。由于这些器件的导通损耗小可以提高效率,因此得到越来越广泛的应用民熔开关电源快恢复二极管低损耗的造就也是离不开元器件和技术的,对技术的更新迭代对新兴材料的采纳检测等。这包含着民熔开关电源快恢复二极管对更好的发展的要求正是民熔电气对新兴技术、材料的敏感度。给民熔开关电源快恢复二极管的高品质以强大的助力

  为了使这种电路正常工作,必须对同步整流器(SR)进行控制这是基本要求。同步整流器是用来代替二极管的因此必须根据二极管嘚工作规律选择合适的驱动方式。驱动信号必须由PWM控制信号构成它决定了开关电路的不同状态。

  同步整流器件的特点

  同步整流技术是利用低导通电阻功率的MOS晶体管代替开关变换器快速恢复二极管来起到整流的作用从而降低整流损耗,提高效率通常,变换器的主开关管也采用功率MOS晶体管但它们之间存在一些差异。

 功率MOS晶体管实际上是一种双向导电器件由于工作原理不同,还存在其他一些差異例如:作为主开关管,MOS晶体管通常是硬开关要求开关速度快,以降低开关损耗;而用于整流/续流的同步MOS晶体管要求导通电阻低、体②极管反向恢复电荷小、栅电阻小、开关特性好因此,虽然这两个MOS晶体管都是MOS晶体管但它们的工作特性和损耗机理都不一样,对它们嘚性能参数要求也不一样了解这一点对于正确选择MOS晶体管是很有帮助的。

  同步整流的基本电路结构

  同步整流是利用通态电阻很低的专用功率MOSFET代替整流二极管来降低整流损耗的一种新技术。它可以大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在肖特基势垒电压引起的死区电壓。功率MOSFET是一种压控器件其通电时的伏安特性是线性的。当功率MOSFET用作整流器时电网电压必须与整流电压的相位同步才能完成整流功能,因此称之为同步整流当然,无论是怎样的的电路还是会存在一定的缺陷如何在材料、设计等方面去弥补缺陷,深化优点这是民熔電气需要走的一条长久道路,民熔开关电源快恢复二极管的发展是离不开这个方向的而用户的需求,是民熔电气长久的坚守

  传统嘚同步整流方案基本上都是PWM型同步整流。主开关和同步整流开关的驱动信号之间必须设置一定的死区时间以避免交叉传导。因此同步整流MOS晶体管存在体二极管导通和反向恢复等问题,降低了同步整流电路的性能

 开关电源快恢复二极管同步整流你了解了吗?当然开关電源快恢复二极管的技术发展是非常快的,相信后续还会有越来越好的技巧方法所以说小课堂的分享只是抛砖引玉。或许你的经验比技術更超前觉得小课堂说的有遗漏或者有独到经验的朋友,欢迎在留言区指出哦关注民熔小课堂,每天都有电气知识的分享私信“开關电源快恢复二极管”民熔小课堂,更有超多电气分享小课堂就等着你们的关注留言转发收藏了。

由于开关电源快恢复二极管始终處在打开和关闭的循环这就要求开关电源快恢复二极管中的器件有较高的强度和较短的反应时间。通常来说开关电源快恢复二极管的笁作效率在几十Khz到上百Khz之间。为了能够满足频繁的开关模式开关电源快恢复二极管当中的整流管对Trr时间有严格的要求,理论上不能使鼡一般的二极管,而是要使用超快恢复的肖特基二极管

如果是这样的话,慢恢复的二极管就不能使用在开关电源快恢复二极管当中了吗?倳实上开关电源快恢复二极管中合理的使用慢恢复二极管将会得到意外的惊喜。下面将以两个实例的分析来说明

下面就和网友分享一丅两个工作中的实例:

慢恢复工频整流管1N4007用于主控IC供电绕组整流,解决多绕组系统偏置电压偏高问题。

使用某IC做5路输出DVB电源批量生产過程中,发现不良率较高症状为电源不工作或打嗝。去到工厂实测发现IC的供电电压偏高IC过压保护机制触发。

大家都知道多路输出电源,要做到很好的交叉调整率是相当考验变压器设计功底的偏置供电绕组电压偏高再所难免。客户已经批量生产了1W多套电源重新设计變压器显然不是很好的解决方案。整流二极管串联的电阻加大其作用也是有限的毕竟其主要作用在滤除尖峰电压,而引起IC保护的是偏置繞组电压偏高这个时候慢整流管的魅力就体现出来了。最终的解决方案就是将客户原方案中的快恢复二极管HER107换为1N4007问题得到完美解决。具体见图1:

有的人可能会问慢管用在这里会不会有什么安全隐患,合适吗?

确实开关电源快恢复二极管整流管是不能用慢管的,但是这裏确实合适的因为IC供电电流基本在mA级别,负载不大所以用慢管也不会有问题。

Flyback中RCD吸收电路使用慢管1N4007解决主开关上的漏感尖峰电压应仂及EMI辐射问题。

常见的RCD吸收电路结构如图2(D1一般用快恢复二极管)

如果变压器设计不合理,漏感大的话开关管管断时,漏感电压较大振蕩时间较长,导致MOS电压应力比较大EMI辐射超标。

图3是D1使用快恢复二极管UF4007的实测波形

黄线为RCD中C1的波形,粉色为开关管漏极波形蓝色为R1的電压波形。显然漏极振荡时间较久峰值较高。如果把D1换为工频整流管1N4007会怎样呢?

下面便是1N4007的表现:

很明显漏极振荡被完美抑制,峰值也夶大减小从而减低MOS的电压应力,以及大大改善EMI.

细心的朋友会发现R1的电压峰值变大。这是为什么呢?因为1N4007反向恢复时间较长所以C1的电会囙流造成的。

有文献指出真是这能量回流减低R2的损耗,会提高电源的效率但是经过实测并未发现效率上有改善,所以这里持保留意见

不够能量回流倒是实实在在存在的,理论分析和实测结果都已显示也正是这个原因,会导致1N4007发热量会比较大所以此方案适用于小功率Flyback,大功率不建议使用

如果设计中,遇到MOS电压应力比较大并且EMI总超标不妨试试此方案。

虽然在日常的开关电源快恢复二极管设计当中并不推荐使用反应较慢的二极管,但这并不意味着它在设计中毫无用处这类二极管反而能够解决一些比较棘手的问题。所以在学习和設计中遇到问题时不如换一种方式来思考,也许问题就迎刃而解了

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