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  6. 怎么避免BUCK電路中的反向恢復電流尖峰
    • 發布時間:2022-08-27 15:38:45
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    怎么避免BUCK電路中的反向恢復電流尖峰
    當Buck電路中出現二極管時,就很有可能出現反向恢復中電流尖峰異常的問題。本篇文章將通過實例與電路圖的配合,對反向恢復電流尖峰出現問題的原因進行分析。希望能夠為大家提供新的設計思路。
    首先,先從連續通導的buck電路圖開始進行。
    BUCK電路 反向恢復 電流尖峰
    在圖1中,plot1為PWM波形,plot1至plot3是電感電流在CCM模式下的波形。后面我們將對其中的各個電路提出相應的問題,并進行解答。
    BUCK電路 反向恢復 電流尖峰
    可能有的朋友會對圖2產生懷疑,因為這似乎并不是人們所熟悉的二極管續流等效電路。實際上MOSFET斷開產生續流通路,PN結電荷發生變化,如將其看成一個等效電容,則為上負下正的一個部件。
    最終電感電流釋放到谷點,谷點末期(0-至0+時刻)電容替代電感為負載提供能量,此時電感還以電磁能方式保存有能量(因為電感如果再放電,電容的電壓顯然要高過電感,變成電容還要給電感充能了。
    但那種現象是不可能的;因為Vin來了。如果Vin沒來,而電感能量繼續下降到0,不再輸出能量,此時因為二極管和開關的分布電容引起震蕩,但對于CCM來說震蕩時間不存在)這個瞬間過于太短暫,馬上轉到下一階段(圖3)。
    BUCK電路 反向恢復 電流尖峰
    MOS管開通時電感中不存在電流?僅有電流短路而不存在分布電感如何產生反向尖峰?
    因為MOS管閉合瞬間(又一個0-到0+的瞬間),因為二極管因正向導通,等效結電容上方聚集滿載流子,當外電場Vin接入時,因電荷異性相吸導致PN結電容變回中性,緊接著二極管PN結等效結電容電荷變成上正下負(下面多載流子)。
    二極管除去正向因導通而注入的電荷,然后反向充電至阻斷狀態,這個時間就是trr反向恢復時間,在二極管恢復之前,它呈現短路行為。
    因為短路Vd負向電流很大,相當于脈沖,如圖5紅色部分所示。
    BUCK電路 反向恢復 電流尖峰
    BUCK電路 反向恢復 電流尖峰
    “短路”的最終結果
    有的朋友可能看不懂圖4中的電路,下面就對這種電路進行一下講解。
    因為“短路”的最終結果,Vcc的電壓跟二極管結電容電壓相等,對電感電容進行充電,那么電容、電感、二極管結電容跟Vcc結電容處吸取能量,類似于LC串聯諧振時候。
    二極管結電容跟Vin除了要供應負載的電流能量,還要供應電感電容充電的能量。二極管結電容所示的能量如圖5藍色部分。
    肖特基二極管由于結構上特殊,所以需要設計者們特別注意。肖特基二極管的結構為金屬半導體,完全可以理解為有正負極特性的電解電容,本文中的二極管就可以理解為電容。區別僅僅存在于運行機理上。肖特基二極管是電荷中和,PN結效應。而電容是電容效應,通過電容放電。至于說分布電感產生的反向尖峰,由于短路能量太大,可以忽略不計。
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