選擇具有優良電氣特性的功率二極體,是實現率電力電子系統的關鍵因素。這里推薦使用強茂PSDD0860S1、PSDP08120S1等型號,其電壓范圍為600V-1200V,適合應用于各種電源系統中做為整流或續流的功能。
反向恢復時間(tr)的定義:電流通過零點由正向轉換到規定低值的時間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術指標。反向恢復電流的波形如圖1所示。IF為正向電流,IRM為大反向恢復電流。Irr為反向恢復電流,通常規定Irr=0.1IRM。當t≤t0時,正向電流I=IF。當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時刻達到規定值Irr。從t2到t3的反向恢復過程與電容器放電過程有相似之處。
隨著電力電子技術向高頻化、模塊化方向發展,直插超快速恢復作為一種高頻器件也得到蓬勃發展,現已廣泛用于各種高頻逆變裝置和斬波調速裝置內,起到高頻整流、續流、吸收、隔離和箝位的作用,這對發展我國高頻逆變焊機、高頻開關型電鍍電源、高頻開關電源、高頻快速充電電源、高頻變頻裝置及功率因數校正裝置等將起到推動作用。
選用快恢復二極管考慮方案位置頻率與器件恢復時間上的匹配,其次選擇峰值電壓多出30%以上的耐壓器件型號,終考慮方案對應位置電流的正向壓降值在匹配的適當區間。
快速管主要按恢復時間快慢分為三種,分別為75-500ns(快恢復FR系列)、35-75ns(高頻HER系列)、35ns以內(超快恢復SF系列)。電壓為200-1200V,電壓一定恢復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時間的難度。傳統超快恢復二極管TRR在35ns以內,電壓只做到600V。我司目前已推出三款高壓超快恢復二極管芯片800V、1000V、1200V 電流分布區間為3-20A,可適用于所有封裝外形。
快恢復二極管芯片PN結構終止區用采用玻璃鈍化技術,其熱膨脹系數與硅的熱膨脹系數相匹配。所有的硅芯片越來越多的使用保護環平面技術和溝道阻斷來降低芯片的表面電場。
在二極管中,超快恢復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整流應用中大顯身手。
在電源電路中,當交流電壓經過整流器后,輸出的電壓會在一個周期內多次變化,而快恢復二極管的快速反向恢復時間可以確保在下一個周期開始前電流已經反向恢復,從而減少輸出電壓的波動。此外,快恢復二極管具有大電流、低反向漏電流、低電容等優點,可以提高整流效率和減少電源音。
相對于普通二極管,快恢復二極管具有以下優點
(1)反向恢復時間更短:快恢復二極管的反向恢復時間小可達幾十納秒,而普通二極管則需要數微秒的時間才能反向恢復。這使得快恢復二極管適用于高頻、高速和精密電路中。
(2)適用于高速開關電路:快恢復二極管的快速反向恢復時間和低電容使得它可以承受高速、高頻的開關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:快恢復二極管在反向恢復時波動峰值電壓比較穩定,不容易產生高頻振蕩,而普通二極管在反向恢復時波動峰值電壓明顯下降,容易產生高頻振蕩。
(4)提高整流效率:快恢復二極管的反向恢復時間短,可降低電源電路中的開關損耗和尖銳的電流沖擊,從而提高整流效率。
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