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快恢復二極管(Fast Recovery Diode,FRD)是一種具有快速反向恢復特性的半導體器件,廣泛應用于高頻開(kāi)關(guān)電源、逆變器、電機驅動(dòng)和其他需要快速開(kāi)關(guān)的電路中。
本指南旨在幫助工程師了解FRD的特性、選型方法及其在實(shí)際應用中的注意事項。
定義: 從正向導通切換到反向阻斷時(shí),存儲的少數載流子被清除所需的時(shí)間。
重要性: trr 越短,FRD的開(kāi)關(guān)速度越快,適用于高頻應用。
定義: 反向恢復過(guò)程中反向電流的最大值。
定義: 反向恢復過(guò)程中流動(dòng)的總電荷量。
定義: FRD在正向導通時(shí)的電壓降。
重要性: VF越小,導通損耗越低,適用于高效率電路。
確定工作電壓:選擇FRD時(shí),其最大反向電壓(VR)應高于電路中的最大反向電壓,通常留有20%-30%的裕量。
FRD應用中,除開(kāi)正向導通損耗,反向恢復損耗也非常重要。二極管整體損耗主要由這兩者共同決定。在應用中需要根據實(shí)際情況,來(lái)評估FRD的Trr選擇是否合適。
理想反向恢復波形中,反向恢復產(chǎn)生的損耗
Psw-off≈Vrp*Irrm*Trr*fsw/2
在實(shí)際反向恢復中,Vrp接近于Vr,反向恢復產(chǎn)生的損耗
Psw-off≈Vr*Irrm*Trr*fsw/2
PD=Pon+Poff+Psw-on+Psw-off
(其中Poff因為漏電流小,Psw-on因為時(shí)間短,正向壓降小,兩者的功耗幾乎可以忽略,Psw-off需要計算高溫下的數值,溫度越高Trr越大,Psw-off也會(huì )越大)
根據熱阻計算對應溫升:DT=PD*Rthjc
根據器件實(shí)際工作溫度,計算器件結溫:Tj=Tc+DT
確保器件結溫Tj不超過(guò)Tjmax,并有一定余量。
如下兩顆FRD具有相同的電流電壓規格,Trr差異較小,但是反向恢復損耗卻相差較大,在高溫條件下,差距會(huì )進(jìn)一步放大, 由此帶來(lái)的功耗差異也不能忽略。
恢復電流恢復太突然時(shí),它會(huì )產(chǎn)生更多的噪音. 因此,trr不僅要小,而且需要較緩的恢復。下面數字1和3在規格中可能看起來(lái)具有相同的trr,但損耗和噪音都大不相同。此外,2號在查看規格時(shí)看起來(lái)非常好,但它會(huì )產(chǎn)生很大的噪音。