二极管单向导电性带来了哪些影响

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二极管作为一种基础电子元器件,所有工程师都知道其具有单向导电性。

二极管主要是四个参数:

1、最大整流电流IF:二极管长期工作所允许通过的最大正向平均电流。

2、最高反向工作电压UR:二极管工作时允许外加的最大反向电压。

3、反向电流IR:二极管未击穿时的反向电流,数值越小,单向导电性越好。

4、最高工作频率Fm:二极管工作的上限截止频率,超过此值,则不能表现出单向导电性。

下面我们看下二极管正向导通转换为反向截止的波形:

二极管单向导电性带来了哪些影响

那二极管的这种特性会带来哪些影响呢?

二极管在导通和开关期间存在损耗。

二极管开关瞬间会带来EMI。

首先我们先说下损耗,下面是损耗的计算:

二极管单向导电性带来了哪些影响

网上还有一种计算导通损耗的方式,据说这种方式比较精确。

二极管单向导电性带来了哪些影响

二极管单向导电性带来了哪些影响

上述式子等效于:

P=Vt0*IFav+rd*IF2(RMS)式中:

Vt0、rd见数据表。rd为动态电阻。

Vt0是怎么来的呢?先在正向特性曲线中取一点IF(av),即正向电流工作电流的平均值,然后再曲线上取第二点,其值为2IF(av),两点画一直线与X轴相交,此值为Vt0,如图:

二极管单向导电性带来了哪些影响

注意此公式中的限制条件,峰值电流不能大于3倍的平均电流,否则误差很大。功耗有两部分组成:平均电流算出的功耗+电流有效值算出的功耗。

由此可以看出一般情况下二极管的导通损耗占了总损耗的绝大部分。在高频时,二极管开通过程中,二极管也会发生一定的开关损耗,但是与二极管关断时的开关损耗相比,往往要低得多。因此,在CCM-PFC电路中二极管反向恢复开关损耗是开关损耗的主要成分。

这就意味着,如果增高电路工作频率→二极管开关损耗进一步增加→结温上升→反向恢复电流和反向恢复时间增大→二极管反向恢复损耗增加→结温上升…,形成恶性循环,给电路工作带来的问题更趋严重。

如果在高频下我们选取慢管,那二极管将正反都能导通,即使能正常使用那他的损耗也会很大。所以为了避免这个问题我们可以选取肖特基二极管,甚至我们可以用SiC肖特基二极管,SiC肖特基二极管几乎不存在反向恢复电流,但是价格也贵。

好,我们下面来说说二极管带来的EMI问题。

我们从二极管正向导通转换为反向截止的波形可以看出,二极管在开关瞬间会产生尖峰电压和浪涌电流,由于电路板的上走线会产生一定的寄生电感,可能会引起振荡,同时也会带来EMI问题,有时我们为了解决这个问题会在二极管上加一个磁环。

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