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  • 介紹為什么要用肖特基二極管續(xù)流
    • 發(fā)布時(shí)間:2024-10-09 22:11:15
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    介紹為什么要用肖特基二極管續(xù)流
    我們來看一個(gè)問題:
    為什么開關(guān)電源中,一般用肖特基二極管續(xù)流,不用快恢復(fù)二極管呢?
    答案主要有兩點(diǎn):
    一是肖特基二極管導(dǎo)通電壓更低。
    二是肖特基二極管速度更快,反向恢復(fù)時(shí)間更小。
    如此一來,使用肖特基二極管肯定損耗是更小的,整體器件散熱更少,溫度更低,這樣整個(gè)開關(guān)電源效率也更高。
    上面這一段話,想必大家都知道,不過僅從文字上面看,有一種模糊,不那么透徹的感覺,今天就主要結(jié)合實(shí)例,對比肖特基和快恢復(fù)二極管兩者的差異。
    實(shí)驗(yàn)
    電路就用的Boost電路,如下圖:
    肖特基二極管續(xù)流
    這次我們重點(diǎn)關(guān)注圖中的二極管,當(dāng)然了,這個(gè)二極管一般使用肖特基二極管,圖中使用的是MBR735,也是一個(gè)肖特基二極管。
    我們看一下二極管的電流和電壓波形,如下圖:
    肖特基二極管續(xù)流
    可以看到,這個(gè)肖特基二極管的導(dǎo)通時(shí)間是0.5V左右。
    另一方面,二極管在導(dǎo)通到截止切換時(shí),電流有一個(gè)向下的脈沖,峰值可以達(dá)到-1.2A,這個(gè)是反向電流。
    也就是說,二極管存在反向?qū)ǖ臅r(shí)間,并不能在電壓反向時(shí)馬上截止。
    我們把下沖拉開看看,如下圖:
    肖特基二極管續(xù)流
    大的負(fù)電流持續(xù)的時(shí)間大概是2ns左右,在6ns時(shí)電流完全降低到0。
    為什么會(huì)有這個(gè)負(fù)電流呢?
    這是因?yàn)樾ぬ鼗O管存在結(jié)電容,這個(gè)結(jié)電容大概是200pF左右,比硅二極管要大(硅一般是20pF左右,這里的數(shù)值僅供參考,不同二極管不同),電容電壓發(fā)生變化,自然會(huì)有充放電發(fā)生,就形成了電流。
    也有個(gè)說法是肖特基二極管也存在反向恢復(fù)時(shí)間,只不過很短,小于10ns。
    不過我的看法是肖特基是不存在反向恢復(fù)時(shí)間的,因?yàn)榉聪蚧謴?fù)時(shí)間一般認(rèn)為是少數(shù)載流子的存儲效應(yīng)導(dǎo)致的,而肖特基二極管是由肖特基結(jié)構(gòu)成的,不存在少子。
    但是肖特基二極管它存在結(jié)電容,而且這個(gè)結(jié)電容比硅二極管要大,這個(gè)結(jié)電容引起的效果有點(diǎn)像是反向恢復(fù)時(shí)間。
    好了,這個(gè)定義就不糾結(jié)了,總之意思大概就是,肖特基二極管的反向電流會(huì)比較小,持續(xù)時(shí)間也會(huì)比較短。
    以上是肖特基二極管的情況,下面看看超快恢復(fù)二極管。
    換為超快恢復(fù)二極管
    肖特基二極管續(xù)流
    電路只將二極管換成了超快恢復(fù)二極管MURS320。
    從它的手冊里面可以知道,反向恢復(fù)時(shí)間最大是35ns,這在二極管中這已經(jīng)是相當(dāng)小的。
    我們也看一下它的電流和電壓波形。
    肖特基二極管續(xù)流
    可以看到,導(dǎo)通電壓要更高一些,是0.7V左右。
    這個(gè)下沖就更明顯了,直接達(dá)到了-38A左右,有點(diǎn)嚇人。
    我們也把下沖拉開看看。
    肖特基二極管續(xù)流
    可以看到,持續(xù)的時(shí)間大概是5ns左右。
    這里可能有一個(gè)疑問:
    在MURS320產(chǎn)品的產(chǎn)品手冊里面,這個(gè)管子反向恢復(fù)時(shí)間是35ns左右,怎么現(xiàn)在這么小?
    我的想法是,反向恢復(fù)時(shí)間是在一定條件下測試的,反向電流是有限制的,如下圖:
    肖特基二極管續(xù)流
    而我們這個(gè)boost電路,肯定跟這個(gè)測試電路是不同的,在反向時(shí),并沒有什么別的器件能阻礙反向電流,所以反向電流會(huì)比較大。
    并且,二極管反向恢復(fù)時(shí)間,就是正向?qū)〞r(shí)PN結(jié)存儲的少數(shù)載流子電荷耗盡所需要的時(shí)間。
    反向截止之前,正向電流一定,那么存儲的電荷就一定。截止切換時(shí),反向電流越大,那么存儲的電荷消耗得就越快,進(jìn)而導(dǎo)致持續(xù)的時(shí)間越短,所以我們看起來的反向恢復(fù)時(shí)間與二極管手冊里面有較大區(qū)別。
    超快恢復(fù)換成普通硅二極管會(huì)怎么樣?
    結(jié)果是:換成普通硅二極管之后,這個(gè)boost直接工作異常,輸出電壓不對了。
    原因想想也很簡單,普通硅二極管的反向恢復(fù)時(shí)間都到了us級別了,開關(guān)頻率300Khz,周期就是3.3us,半個(gè)周期是1.67us,在這個(gè)頻率下,二極管基本可以看作是一直導(dǎo)通了。
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