快恢复二极管的作用
快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管,主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。快速恢复二极管反向恢复时间在50-200NS范围内,可用于100KHZ以下的开关脉冲的整流、钳位及开关管的阻尼电路。
快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同,它属于PIN结型二极管,即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I,构成PIN硅片。因基区很薄,反向恢复电荷很小,所以快恢复二极管的反向恢复时间较短,正向压降较低,反向击穿电压(耐压值)较高。
一、快恢复二极管在开关电源起到高频整流作用和提供快速放电通路
快恢复二极管在开关电源中的整流作用:开关电源中的变压器不能通过直流电压,所以从变压器输出的方波,零电平并不在方波低端或高端,而是在使方波上下‘伏—秒"面积相等的位置,所以从变压器输出的电压是有负半周的。这样就需要快恢复二极管的整流作用!
快恢复二极管在开关电源中提供快速放电通路原理,如果恢复时间不够,在MOS开关过程中将出现二极管直通的状态:
1、在升压电路中,输出高电压将应到MOS,导致MOS发热,严重的将烧MOS;如图:
2、在降压电路中,将直接导致电源通过MOS对地短路,从而烧MOS.
二、快恢复二极管在直流电路中降低损耗的作用:
一般来说,快恢复二极管的正向压降小,0.4V左右,而普通的硅管在0.6V左右,为了降低损耗才用快恢复二极管。
如果快恢复二极管反向击穿电压是40V,反向击穿之后能够快速恢复;如果快恢复二极管反向击穿电压1000V,则不存在反向击穿的问题,所以这点在直流电路中是可以不用考虑。
三、快恢复二极管的续流作用
快恢复二极管常被当作续流二极管和储能元件一起并联使用,其作用是防止电路中电压电流的突变,为反向电动势提供耗电通路。电感线圈可以经过它给负载提供持续的电流,以免负载电流突变,起到平滑电流的作用!在开关电源中,就能见到一个由二极管和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路与变压器原边并联。当开关管关断时,续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量,防止感应电压过高,击穿开关管。
四、快恢复二极管在阻尼电路中的作用:蜂值电压下呈现一次击穿状态然后恢复常态
快恢复二极管作为阻尼二极管应用时,类似于高频、高压整流二极管,其特点是具有较低有电压降和较高的工作频率,且能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流。可以为这个反峰电压提供一个通路,使反峰电压限制到一定的水平,保护可行输出管和其他元件,也为负载提供续流。同时起到整流与续流的作用。
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