为什么开关电源中,一般用肖特基二极管续流,不用快恢复二极管呢?答案主要有两点:一是,肖特基二极管导通电压更低;二是,肖特基二极管速度更快,反向恢复时间更小。如此一来,使用肖特基二极管肯定损耗是更小的,温度更低,也不会烫成狗,这样整个开关电源效率也更高。上面这一段话,想必大家都知道,不过仅从文字上面看,有一种模糊,不那么透彻的感觉。今天就主要结合实例,对比肖特基和快恢复二极管两者的差异。实验:电路就用上次的Boost电路,如下图所示:这次我们重点关注图中的二极管,当然了,这个二极管一般使用肖特基二极管,图中使用的是MBR735,也是一个肖特基二极管。我们看一下二极管的电流和电压波形,如下图所示:
可以看到,这个肖特基二极管的导通时间是0.5V左右。
另一方面,二极管在导通到截止切换时,电流有一个向下的脉冲,峰值可以达到-1.2A,这个是反向电流。也就是说,二极管存在反向导通的时间,并不能在电压反向时马上截止。我们把下冲拉开看看,如下图所示:大的负电流持续的时间大概是2ns左右,在6ns时电流完全降低到0。为什么会有这个负电流呢?这是因为肖特基二极管存在结电容,这个结电容大概是200pF左右,比硅二极管要大(硅一般是20pF左右,这里的数值仅供参考,不同二极管不同),电容电压发生变化,自然会有充放电发生,就形成了电流。还有个说法是,肖特基二极管也存在反向恢复时间,只不过很短,小于10ns。不过,我的看法是,肖特基是不存在反向恢复时间的,因为反向恢复时间一般认为是少数载流子的存储效应导致的,而肖特基二极管是由肖特基结构成的,不存在少子。但是,肖特基二极管它存在结电容,而且这个结电容比硅二极管要大,这个结电容引起的效果有点像是反向恢复时间。好了,这个定义就不纠结了,总之意思大概就是,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,下面看看超快恢复二极管。换为超快恢复二极管:
电路只将二极管换成了超快恢复二极管MURS320。
从它的手册里面可以知道,反向恢复时间最大是35ns,这在二极管中这已经是相当小的。我们也看一下它的电流和电压波形。可以看到,导通电压要更高一些,是0.7V左右。
这个下冲就更明显了,直接达到了-38A左右,有点吓人。我们也把下冲拉开看看。可以看到,持续的时间大概是5ns左右。这里可能有一个疑问:前面不是说这个管子反向恢复时间是35ns左右吗?怎么现在这么小?我的想法是,反向恢复时间是在一定条件下测试的,反向电流是有限制的,如下图:
而我们这个boost电路,肯定跟这个测试电路是不同的,在反向时,并没有什么别的器件能阻碍反向电流,所以反向电流会比较大。
并且,二极管反向恢复时间,就是正向导通时PN结存储的少数载流子电荷耗尽所需要的时间。反向截止之前,正向电流一定,那么存储的电荷就一定。截止切换时,反向电流越大,那么存储的电荷消耗得就越快,进而导致持续的时间越短,所以我们看起来的反向恢复时间与二极管手册里面有较大区别。如果超快恢复换成普通硅二极管,又会怎么样呢?结果是:换成普通硅二极管之后,这个boost直接工作异常,输出电压不对了,直接gg。。。原因想想也很简单,普通硅二极管的反向恢复时间都到了us级别了,开关频率300Khz,周期就是3.3us,半个周期是1.67us,在这个频率下,二极管基本可以看作是一直导通了。这个就不截图演示了。小结:本文主要从波形上面来对比肖特基和超快恢复二极管之间的区别,希望大家在头脑中对于二极管反向恢复时间有一个更为清晰的认识。
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开关电源中,为什么要用肖特基二极管续流?
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我们先来看一个问题:
关键词: 开关电源 肖特 二极管
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