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 EMI 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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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。