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    快恢復二極管和超快恢復二極管的開關電源

    信息來源:本站 日期:2017-05-25 

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    快恢復及超快恢復極管

    在開關電源二次側的輸出整流電路中,一般選用反向恢復時悶較短的整流二極管,常用的主要有快恢復二極管、超快恢復二極管、肖特基勢壘二極管。

    快恢復二極管和超快恢復二極管廣泛用于PWM脈寬調制器、開關電源、不間斷電源(UPS)等領域作為高頻、大電流的整流二極管、續流二極管或阻塞二極管,是極有發展前途的電力電子半導體器件,具有開關特性好、反向恢復時間短、耐壓高、正向電流大、體積

    小、安裝簡便等優點。這兩種整流二極管還減少了開關電壓尖峰,而這種尖峰直接影響輸出直流電壓的波紋。


    快恢復二極管是指反向恢復時間很短,一般小于SUs,迅速由導通狀態過渡到關斷狀態的PN結整菠管。它在制造工藝上采用摻金措施,在結構上有的采用PN結型結構,有的采用改進的PIN結構,可獲得較高的開關速度和較低的正向壓降。它從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級,前者的反向恢復時間為數百納秒或更長.后者則在100ns以下,大大提高了電源的效率。


    PIN結構快恢復二極管與普通PN結二極管不同,它在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I,構成P-I-N硅片。由于基區很薄,反向恢復電荷很小,所以快恢復二極管的反向恢復時間較短。在同等容量下,PIN結構快恢復二極管具有正向壓降低,反向恢復時間

    短等優點。對于不同型號的快恢復二極管來說,耐壓越高,電流越大,恢復時間就越長,導通壓降就越大??旎謴投O管常用于開關頻率不太高( 20 - 50kHz)的輸出整流電路中。


    快恢復二極管的反向恢復時間一般為幾百納秒,正向電流是幾安培至幾千安培,反向峰值電壓可達幾百伏至幾千伏。常用的小電流快恢復二極管的主要型號有FR101 - FR107(1A,50 - IOOOV)、FR301 - FR307(3A,50 - IOOOV)等,可用于輔助開關電源的輸出整

    流。在選擇快恢復二極管時,其反向恢復時間應該約為開關晶體管上升時間的1/3更小。


    超快恢復二極管是在快恢復二極管基礎上發展而成的,其反向恢復電荷進一步減小,反向恢復時間更短,trr可低至幾十納秒。UFRD的優點是正向導通損耗小,結電容小,運行溫度可較高,允許的結溫在175度左右。UFRD -般用于開關頻率在50kHz以上的整流電路中:


    型號為1N6620 -1N663I的高電壓超快恢復二極管的trr35或50n8,并且在高溫下反向電流小、正向恢復電壓低,適用于高電壓輸出(PIV為600V)的開關變換器;型號為1N5802- 1N5816、1N6304 - 1N6306的UFRD,其PIV 《400V,可用于24V或48V輸出(二極管的反向額定電壓分別為150和400V)的開關變換器。

    用在開關電源輸出整流中的快恢復及超快恢復二極管,需要根據電路的最大輸出功率來決定是否加裝散熱器。


    20A以下的快恢復二極管及超快恢復二極管大多采用TO - 220FP封裝;幾十妥以上剛大功率快恢復、超快恢復二極管一般采用頂部帶金屬散熱片的TO -3P金屬殼封裝;更大容量(幾百安至幾千安)的管子則采用螺栓型或平板型封裝。從內部結構看,快恢復二極管

    及超快恢復二極管可分成單管、對管兩種,對管內部包含兩個快恢復或超快恢復二極管,根據兩個二極管接法的不同,它們又有共陰對管、共陽對管之分,其內部結構如圖6-4所示。


    常用的8TQ080、MBR1045等單管的恢復時間為10ns,HFA15TB60、MUR30120、MUR8100等單管的恢復時間為35ns,MBR2060CT、025 CTQ045、D83 -004等雙管的恢復時間為l0ns,MUR1620P. HFA16TA600、B92M - 02、DSE160 - 06等雙管的恢復時間為35ns。

    常用的小功率快恢復二極管有FR系列和PFR系列等,FR/PFR系列快恢復二極管的主要參數如表6-1所示。常用的巾、大功率快恢復二極管有RC系列、MUR系列、CTL系列等,幾種中、大功率快恢復二極管的主要參數如表6-2所示。