快恢复二极管功率损耗计算
作者：海飞乐技术 时间：2016-12-26 17:58
快恢复二极管的损耗包括三个方面：
1、正向损耗：正向损耗功率等于正向压降与正向电流的乘积；
2、反向损耗：反向损耗功率等于反向电压与反向漏电流的乘积；
3、开关损耗：由于结电容的存在，在二极管整流过程中存在反向恢复电流，开关损耗率等二极管上反向电压与反向恢复电流的乘积。
归纳以上，快恢复二极管的损耗等于二极管上电压与二极管中的电流的积分和。
快恢复二极管损耗具体计算公式如下
快恢复二极管的一个工作周期从开通到通态，从通态到管段，从关断到断态。包含此全部过程的一个周期为其工作周期。一个工作周期内的功率损耗组成如下：
一.静态损耗
1.通态平均功率损耗计算式
2.断态功率损耗计算式
二.动态损耗（开关损耗）
3.开通损耗（对应快恢复二极管正向恢复时间trr）计算式
4.关断损耗计算式
需要指出的是在反向恢复过程trr=ta+tb的ta时间段，快恢复二极管的正向压降极小，ta时间内的损耗可以忽略不计。所以总共的功率损耗为静态损耗（通态和断态）和动态损耗（开通和关段）之和，表示为：
从算式5，我们能够清楚地看到快恢复二极管的总功率损耗与正向通态压降VF，通态电流IF，反向电压VR,反向漏电流IR，正向过冲电压Vfp，反向恢复漏电流峰值Irp。以及反向电流下降时间tb等有关。尽管如此，对于给定的快恢复二极管应用，通态电流和反向电压通常应用电路决定的，只要不超过最大额定使用条件即可。然而在给定的IF和VR条件下的VF，IR，Vrp，Irp和tb等二极管的特性却是由所使用的快恢复二极管本身的性能决定的。我们能通过算式5清楚地看到，上述任何一个参数的升高都将导致功率损耗的増加。相反地，如果我们能够降低其中的某些参数值，则可以降低功率损耗，在所有的功率损耗中，通态损耗所占比例最大，因此降低通态损耗是降低总功率损耗的主要路径和方法。而对于通态损耗来讲，正向电流由应用条件和最大额定决定，为恒定值，占空比也由应用条件决定，由算式1可以清楚地看到降低正向压降是降低功率损耗的主要途径。而正向压降正是快恢复二极管本身的性能能力决定的。 所以选择低功耗二极管主要的要看在同等条件下的正向压降。压降越低的，其功耗也越低。
总结
理想的快恢复二极管的数学模型和理想特性告诉我们其零功率损耗为零，但这毕竟只是人们的良好期望。就目前的技术来讲，没有厂商能够做到理想的特性。这是因为实际的快恢复二极管开关特性和通态断态特性决定了其功率损耗是必然存在的。作为使用者，只有非常清楚地知道二极管的功率损耗组成和决定功率损耗的主要参数，才能在选择使用二极管的过程中明确关健参数，选择更低功耗的二极管，实现能源的有效利用。
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