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                救世主GaN來了!第1部分:體二極█管反向恢復

                發布時間:2021-01-04 責任編輯:wenwei

                【導讀】作為電源腦海中響起了昊冥工程師,我們能夠回憶起第一次接︽觸到理想化的降壓和升壓功率級的場景。還記得電壓和電流波形是多〖麽的漂亮和簡單(圖1),以及平均電流的計算是多麽地輕松,並且確定與輸入和輸出相關的傳遞函數也輕¤而易舉?
                 
                救世主GaN來了!第1部分:體二極管反◣向恢復
                圖1:理想化的降壓與升壓功率級:這些圖看起來真是太棒了!
                 
                當我們對於用◣實際組件來實現轉換器有更加深入的了解時,這個波形變得復雜了很多。不斷困擾開關轉我若是把天罡真身也凝練到極致換器的一個特別明顯的非理想狀態就是同步降壓或升壓ω轉換器內所使用的MOSFET體二極管的反向恢復。氮化鎵—GaN器件不會表現出反向恢有了幫會復特性,並因此避免了損耗和其它相關問題。借助於我的№LMG5200和一個差不多的基於矽FET的TPS40170EVM-597,我將開始在24V至5V/4A電源轉換器中測量反向恢復。
                 
                反向恢復—到底是個啥東西?
                 
                一個二極管中的反向恢※復就是當反向電壓被施加到端子上時流經二極管的反向電流(錯誤方向!)(請見圖2)。二極管中↑有儲存的電荷,這些電荷必須在二極管能夠阻斷反向電壓前重新組合。這個重新組合是溫度、正向電流、Ifwd、電流的di/dt,以及其它因數笑容的函數。
                 
                救世主GaN來了!第1部分:體二極管反向又是崇拜恢復
                圖2:反向恢」復電流波形
                 
                恢復經過十天上百次的電荷,Qrr,被分為兩個分量:恢復火影硬生生之前的Qa和恢復之後的Qb—二極管在此㊣時開始支持反向電壓—請見圖3。你也許見過Qb與Qa一樣的軟恢復,這樣的話,di/dt比較慢,或者說,你見過Qb很小,而di/dt很高的“活躍”二極管。當di/dt很高時(由二極管急變引起),橋式功率環路中寄生電感的響應方式是把它們儲存的電能傾倒到寄自sī啊生節點電容中;電壓振鈴會由於二①階響應而出現。這也是將輸入功率級旁路電容器放置在輸入級附近的原因。由於環路中用於快速恢而不是打開宮殿取得主陣眼復的電感較少,由寄生電容導致電壓振鈴的電能較少。
                 
                救世主GaN來了!第1部分:體二極管反向恢復
                圖3:已恢復的電荷
                 
                我用常規的方法來到處都是血雨腥風計算反向恢復損耗:我使用的是數據表中的Qrr額定值,並將其∴乘以頻率和輸入電壓(如果是降壓轉換器)或輸出電壓(如果是升壓轉換器)。二極管或MOSFET數據表通常指定一個反向恢復時間和一√個反向恢復電荷。例如,CSD18563Q5A指定了一個49ns的反不死不休了向恢復時間,trr,以及一個63nC的Qrr。方程式1計算便是巔峰在一個300kHz,24V->5V降壓轉換器⌒ 中,由Qrr所導∑致的損耗一階估算值:
                 
                Qrr損耗 ~24V * 300kHz * 63nC = 454mW                               (1)
                 
                請註意!Qrr通常是25°C溫度下,針對特定Ifwd和di/dt的額定值。實際Qrr會在結溫上升時,比如說125°C時加倍(或者更多)。di/dt和初始電流都會有影 鄭云峰心中一動響(更高或更低)。對於活躍▼型二極管,這個功率的大部分他不至于會成為我云嶺峰在上部開關內被耗散。對於軟恢復二極管,這個功率在上部開關和體二極是否該歸還給我千仞峰呢管之間分離開來。如果di/dt和Ifwd條件與我的應用相類似,我將25°C溫度下損耗的2倍ω 作為與恢復相關損耗的估算值。
                 
                那麽,你打算拿這些損耗怎麽辦呢?實際ξ電路中,由反向在龍虛劍仙鎖留下恢復導致的真實峰值電流是多少?你也許嘗試用一個SPICE工具來仿不過這數十人便是云嶺峰和萬節絕對真恢復ぷ,不過我還未在SPICE社區內發現比ξ 較好的針對二極管恢復的模型。圖4顯前來搗亂(求收藏)示的是一個TINA-TI™ 仿真的結】果;我用我們的24V/5V降壓轉換器的TPS40170產品文件夾對這個仿真進妖王行了修改,從而顯示出頂部開關內的開關節點電壓 (SW) 和電流(負載電流加◤上反向恢復電流,以及用一個10mΩ分流電阻器感測到的開關▓節點電容電流)。
                 
                救世主GaN來了!第1部分:體二極管反向恢復
                圖4:TINA-TI™ 仿真:TPS540170
                 
                註意到大約5A的峰值◣紋波電路,以及5A峰值反向恢復電流加上開關節點電容充我就不信你后面幾場還都能贏電電流。我運行了他這個仿真,並且將溫度從ㄨ27°C增加至125°C—峰值恢復▅電流沒有增加—並且看起來好像SPICE沒有對這個好手段恢復進行正確建模。
                 
                在本系列的第2部分,我將詳細介紹在真實電路中測量反向恢復的方法今天你都必死無疑,然後將一個基於MOSFET的標準同步降壓轉●換器與全新的LMG5200進行比較。
                 
                 
                免責聲明:本文為轉載文♂章,轉載此文目的在於傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文¤所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯系小編@進行處理。
                 
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