L'impatto del tempo di recupero inverso dei diodi sulle prestazioni del dispositivo
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1, Panoramica del tempo di recupero inverso dei diodi
Il tempo di recupero inverso di un diodo si riferisce al tempo richiesto affinché il diodo passino da uno stato di conduzione in avanti a uno stato di blocco inverso. Questa volta include il tempo di archiviazione (TS) e il tempo di discesa (TF), IE TR=TS+TF. Durante il tempo di archiviazione, la corrente inversa rimane alta e il diodo non si è completamente disattivato; Il tempo di discesa è il momento in cui la corrente inversa diminuisce gradualmente al valore specificato (di solito 0,1 volte la corrente di recupero inversa massima).
Il tempo di recupero inverso è effettivamente causato dall'effetto di archiviazione della carica. Quando il diodo si comporta in avanti, la carica all'interfaccia di giunzione PN si accumula, formando una carica memorizzata. Quando il diodo deve passare allo stato di blocco inverso, queste cariche memorizzate devono essere esaurite per spegnere completamente il diodo. Pertanto, il tempo di recupero inverso è il tempo richiesto per esaurire la carica memorizzata.
2, l'impatto del tempo di recupero inverso sulle prestazioni del dispositivo
Limitare la frequenza di lavoro
Il tempo di recupero inverso di un diodo ha un impatto significativo sulla sua frequenza operativa. Nei circuiti CA, i diodi devono completare lo stato che passa da avanti a retromarcia all'interno di ciascun ciclo. Se il tempo di recupero inverso rappresenta una percentuale relativamente grande dell'intero ciclo, allora ad alte frequenze, il diodo non è sufficiente per completare efficacemente la commutazione dello stato, con conseguenti prestazioni limitate.
Ad esempio, nelle applicazioni di rettifica, lo stato ideale è rendere il tempo di recupero inverso del diodo molto più corto del suo ciclo operativo. Se il tempo di recupero inverso è troppo lungo, causerà il funzionamento del diodo normalmente alle alte frequenze, limitando così la frequenza operativa dell'intero dispositivo.
Aumenta le perdite dell'interruttore
Più lungo è il tempo di recupero inverso di un diodo, più a lungo consentirà alla corrente di fluire al contrario per un periodo di tempo in cui passa da uno stato conduttore a uno stato di blocco. Ciò causerà il diodo del transistor o MOSFET collegato in serie per iniziare a condurre prima che venga completamente spento, con conseguente commutazione perdite. Questo tipo di perdita è particolarmente significativo nelle applicazioni di alimentazione in modalità switch.
La commutazione delle perdite non solo riduce l'efficienza delle apparecchiature, ma aumenta anche la sua generazione di calore, il che può portare a problemi come il surriscaldamento della protezione. Pertanto, in applicazioni come gli alimentatori di commutazione, è necessario prestare particolare attenzione al tempo di recupero inverso dei diodi e i diodi con tempi di recupero inversi più brevi dovrebbero essere selezionati per ridurre le perdite di commutazione.
Colpisce l'interferenza elettromagnetica (EMI)
Al momento in cui il diodo è disattivato, la corrente nel circuito non può fermarsi immediatamente. A causa della presenza di induttanza, queste correnti continueranno a fluire e tenteranno di mantenere il loro percorso originale, formando così picchi ad alta tensione nel circuito. Questi picchi ad alta tensione possono causare interferenze ad altre parti del circuito, note come interferenza elettromagnetica (EMI).
Più lungo è il tempo di recupero inverso di un diodo, più complessa è la forma d'onda di oscillazione corrente generata e più grave l'interferenza elettromagnetica. Pertanto, nei circuiti di interruttore di velocità - elevati, si dovrebbe prestare particolare attenzione all'impatto del tempo di recupero inverso dei diodi sull'interferenza elettromagnetica. Ottimizzando il layout del circuito, selezionando diodi appropriati e riducendo la frequenza di commutazione, l'interferenza elettromagnetica può essere effettivamente ridotta.
Influisce sul design della dissipazione del calore
A causa dell'aumento delle perdite di commutazione causate dal tempo di recupero inverso, aumenta l'aumento della temperatura del diodo stesso. Durante la progettazione, devono essere considerate adeguate misure di dissipazione del calore per garantire che il diodo possa funzionare normalmente all'interno dell'intervallo di temperatura consentito. Se il design della dissipazione del calore è improprio, può far surriscaldare il diodo ed essere danneggiato.
Inoltre, il tempo di recupero inverso può anche influire sulla stabilità termica del diodo. In condizioni di alta temperatura, il tempo di recupero inverso dei diodi può aumentare, esacerbando ulteriormente le perdite dell'interruttore e i problemi di aumento della temperatura. Pertanto, durante la progettazione, è necessario considerare la stabilità termica del diodo e l'effetto completo delle misure di dissipazione del calore.
3, misure per ottimizzare il tempo di recupero inverso dei diodi
Scegli il diodo appropriato
Quando si seleziona un diodo, è necessario prestare particolare attenzione al suo parametro tempo di recupero inverso. La scelta dei diodi con tempi di recupero inversi più brevi in base a requisiti specifici dell'applicazione e condizioni di lavoro possono ridurre efficacemente le perdite di commutazione e l'interferenza elettromagnetica.
Ottimizza il design del circuito
Ottimizzando la progettazione di circuiti, è possibile ridurre i picchi di oscillazione e tensione dei diodi durante il processo di commutazione, riducendo così l'interferenza elettromagnetica e le perdite di commutazione. Ad esempio, le forme d'onda di corrente possono essere levigate e i picchi di tensione possono essere ridotti aggiungendo componenti come induttori e condensatori.
Ridurre la frequenza di commutazione
Se consentito, la riduzione della frequenza di commutazione può ridurre efficacemente il numero di interruttori di diodi e le perdite di commutazione. Tuttavia, va notato che la riduzione della frequenza di commutazione può influire sulle prestazioni complessive e l'efficienza del dispositivo. Pertanto, è necessario effettuare un commercio - tra prestazioni ed efficienza.
Rafforzare il design della dissipazione del calore
Al fine di garantire che il diodo possa funzionare normalmente all'interno dell'intervallo di temperatura consentito, è necessario rafforzare la progettazione della dissipazione del calore. L'efficienza di dissipazione del calore può essere migliorata aggiungendo componenti come dissipatori di calore e ventole, riducendo così l'aumento della temperatura e il cambio di perdite dei diodi.
