抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较

抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较


抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较

引言
高频功率二极管在电力电子装置中的应用极其广泛。但PN结功率二极管在由导通变为
截止状态过程中，存在反向恢复现象。这会引起二极管损耗增大，电路效率降低以及EM
I增加等问题。这一问题在大功率电源中更加突出。常用RC吸收、串入饱和电抗器吸收、
软开关电路等开关软化方法加以解决，但关于其效果对比的研究报道尚不多见。本文以
Buck电路为例，对这几种方案进行了比较，通过实验及仿真得出有用的结论。
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1 二极管反向恢复原理
以普通PN结二极管为例，PN结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动，同时由于
电场作用存在漂移运动，两者平衡后在PN结形成空间电荷区。当二极管两端有正向偏压
，空间电荷区缩小，当二极管两端有反向偏压，空间电荷区加宽。当二极管在导通状态
下突加反向电压时，存储电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合，这样便产生一
个反向电流。
2 解决功率二极管反向恢复的几种方法
为解决功率二极管反向恢复问题已经出现了很多种方案。一种思路是从器件本身出发
，寻找新的材料力图从根本上解决这一问题，比如碳化硅二极管的出现带来了器件革命
的曙光，它几乎不存在反向恢复的问题。另一种思路是从拓扑角度出发，通过增加某些
器件或辅助电路来使功率二极管的反向恢复得到软化。目前，碳化硅二极管尚未大量进
入实用，其较高的成本制约了普及应用，大量应用的是第二种思路下的软化电路。本文
以一个36V输入、30V/30A输出、开关频率为62.5kHz电路（如图1所示）为例，比较了几
种开关软化方法。
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2．1 RC吸收
这是