为什么要用肖特基二极管续流?
时间:2022-10-07 06:00:00
最近有点忙,来个简单点吧。
我们来看一个问题:
为什么肖特基二极管在开关电源中连续流动而不迅速恢复二极管?
答案主要有两点:
一是肖特基二极管导通电压较低。
二是肖特基二极管反向恢复时间更快。
这样,使用肖特基二极管的损耗肯定更小,温度更低,不会烫成狗,所以整个开关的电源效率更高。
大家一定都知道上面这段话,但只是从文字上看,有模糊,不太透彻今天的感觉主要是结合实例,对比肖特基和二极管快速恢复两者的区别。
我之所以想写这个,是因为我还在上期写《Boost公式推导和实验验证文章时,无意中看到了二极管反向恢复时间的影响。
当时文章只提到了,但个人觉得挺重要的,就记录下来了,这次就来看看。
实验
上次使用电路Boost如下图所示:
这一次,我们关注图中的二极管。当然,肖特基二极管一般用于这种二极管,图中使用MBR735,也是肖特基二极管。
看看二极管电流和电压波形,如下图:
可特基二极管的导通时间为0.5V左右。
另一方面,当导通到截止切换时,电流有向下脉冲,峰值可以达到-1.2A,这是反向电流。
也就是说,二极管有反向导通时间,电压反向时不能立即停止。
我们把下冲拉开看看,如下图:
大负电流的持续时间大概是2ns左右,在6ns当电流完全降低到0时。
为什么会有这样的负电流?
这是因为肖特基二极管存在结电容,这个结电容大约是2000pF大于硅二极管(硅一般为20)pF这里的值仅供参考,不同的二极管不同),电容电压发生变化,自然会有充放电,形成电流。
也有个说法肖特基二极管也有反向恢复时间,但很短,小于10ns。
然而,我认为肖特基没有反向恢复时间,因为反向恢复时间通常被认为是由少数载流子的存储效应引起的,而肖特基的二极管是由肖特基组成的,没有少子。
但肖特基二极管有结电容,结电容大于硅二极管,结电容有点像反向恢复时间。
好了,这个定义就不纠结了,总之,肖特基二极管的反向电流会比较小,持续时间也会比较短。
以上是肖特基二极管的情况。让我们来看看超快恢复二极管。
用超快恢复二极管代替
电路只将二极管换成了超快恢复二极管MURS320。
从其手册中可以看出,最大的反向恢复时间是35ns,这在二极管中已经相当小了。
让我们看看它的电流和电压波形。
可以看到,导通电压要高一些,是0.7V左右。
这种更明显,直接到达-38A左右,有点吓人。
我们也把下冲拉开。
可以看出,持续时间可能是5ns左右。
这里可能有一个疑问:
并不是说管道的反向恢复时间是35ns左右吗?现在怎么这么小?
我的想法是恢复时间是在一定条件下测试的,反向电流有限,如下图所示:
而我们这个boost电路肯定和这个测试电路不一样。反向时没有其他设备能阻碍反向电流,所以反向电流会比较大。
而且,二极管的反向恢复时间是正向导通时PN储存的少数载流子电荷耗尽了所需的时间。
在反向截止日期之前,正电流是一定的,所以存储的电荷是一定的。截止开关时,反向电流越大,存储的电荷消耗越快,持续时间越短,所以我们的反向恢复时间似乎与二极管手册有很大的不同。
具体二极管反向恢复时间,我以前也专门写了篇文章专门解释,有兴趣可以看看。
二极管结电容和反向恢复时间是怎么来的?
用普通硅二极管超快恢复会怎么样?
结果是:用普通硅二极管代替后boost直接工作异常,输出电压错误,直接gg。。。
想想原因也很简单。普通硅二极管的反向恢复时间到了us等级,开关频率300Khz,周期就是3.3us,半个周期是1.67us,在这个频率下,二极管基本上可以被视为一直导通。
这不是截图演示。
小结
本节主要从波形上比较肖特基和超快恢复二极管的区别。希望同志们对二极管的反向恢复时间有更清晰的认识。
模拟原始文件、芯片手册文件等。我把它们都放在网盘,微信微信官方账号后台回复“炼成之路可以下载,东西有点多。
文件所在目录是:炼成之路-->电源-->为什么要用肖特基二极管续流。
前期精彩内容:
1、手撕Boost!Boost公式推导和实验验证
2、NTC热敏电阻和浪涌电流不会失效?
3、Buck振铃实验与分析
4.二极管结电容和反向恢复时间是怎么来的?
5.输入输出阻抗,怎么玩?你会吗?