選擇具有優(yōu)良電氣特性的功率二極體,是實現(xiàn)率電力電子系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。這里推薦使用強茂PSDD0860S1、PSDP08120S1等型號,其電壓范圍為600V-1200V,適合應(yīng)用于各種電源系統(tǒng)中做為整流或續(xù)流的功能。
反向恢復(fù)時間(tr)的定義:電流通過零點由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。反向恢復(fù)電流的波形如圖1所示。IF為正向電流,IRM為大反向恢復(fù)電流。Irr為反向恢復(fù)電流,通常規(guī)定Irr=0.1IRM。當(dāng)t≤t0時,正向電流I=IF。當(dāng)t>t0時,由于整流器件上的正向電壓突然變成反向電壓,因此正向電流迅速降低,在t=t1時刻,I=0。然后整流器件過反向電流IR,并且IR逐漸增大;在t=t2時刻達到大反向恢復(fù)電流IRM值。此后受正向電壓的作用,反向電流逐漸減小,并在t=t3時刻達到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。
隨著電力電子技術(shù)向高頻化、模塊化方向發(fā)展,直插超快速恢復(fù)作為一種高頻器件也得到蓬勃發(fā)展,現(xiàn)已廣泛用于各種高頻逆變裝置和斬波調(diào)速裝置內(nèi),起到高頻整流、續(xù)流、吸收、隔離和箝位的作用,這對發(fā)展我國高頻逆變焊機、高頻開關(guān)型電鍍電源、高頻開關(guān)電源、高頻快速充電電源、高頻變頻裝置及功率因數(shù)校正裝置等將起到推動作用。
選用快恢復(fù)二極管考慮方案位置頻率與器件恢復(fù)時間上的匹配,其次選擇峰值電壓多出30%以上的耐壓器件型號,終考慮方案對應(yīng)位置電流的正向壓降值在匹配的適當(dāng)區(qū)間。
快速管主要按恢復(fù)時間快慢分為三種,分別為75-500ns(快恢復(fù)FR系列)、35-75ns(高頻HER系列)、35ns以內(nèi)(超快恢復(fù)SF系列)。電壓為200-1200V,電壓一定恢復(fù)時間越快其正向壓降越大。同樣道理電壓選型較大的方案上會加大做小恢復(fù)時間的難度。傳統(tǒng)超快恢復(fù)二極管TRR在35ns以內(nèi),電壓只做到600V。我司目前已推出三款高壓超快恢復(fù)二極管芯片800V、1000V、1200V 電流分布區(qū)間為3-20A,可適用于所有封裝外形。
快恢復(fù)二極管芯片PN結(jié)構(gòu)終止區(qū)用采用玻璃鈍化技術(shù),其熱膨脹系數(shù)與硅的熱膨脹系數(shù)相匹配。所有的硅芯片越來越多的使用保護環(huán)平面技術(shù)和溝道阻斷來降低芯片的表面電場。
在二極管中,超快恢復(fù)二極管是一個不可或缺的存在。由于僅有幾十納秒級的反向恢復(fù)時間,同時能夠禁受得住幾百伏甚至上千伏的反向高壓,所以它們一直在中高功率的開關(guān)整流應(yīng)用中大顯身手。
在電源電路中,當(dāng)交流電壓經(jīng)過整流器后,輸出的電壓會在一個周期內(nèi)多次變化,而快恢復(fù)二極管的快速反向恢復(fù)時間可以確保在下一個周期開始前電流已經(jīng)反向恢復(fù),從而減少輸出電壓的波動。此外,快恢復(fù)二極管具有大電流、低反向漏電流、低電容等優(yōu)點,可以提高整流效率和減少電源音。
相對于普通二極管,快恢復(fù)二極管具有以下優(yōu)點
(1)反向恢復(fù)時間更短:快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間小可達幾十納秒,而普通二極管則需要數(shù)微秒的時間才能反向恢復(fù)。這使得快恢復(fù)二極管適用于高頻、高速和精密電路中。
(2)適用于高速開關(guān)電路:快恢復(fù)二極管的快速反向恢復(fù)時間和低電容使得它可以承受高速、高頻的開關(guān)操作而普通二極管則不能滿足這些要求。
(3)減小波動峰值電壓:快恢復(fù)二極管在反向恢復(fù)時波動峰值電壓比較穩(wěn)定,不容易產(chǎn)生高頻振蕩,而普通二極管在反向恢復(fù)時波動峰值電壓明顯下降,容易產(chǎn)生高頻振蕩。
(4)提高整流效率:快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間短,可降低電源電路中的開關(guān)損耗和尖銳的電流沖擊,從而提高整流效率。
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