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續(xù)流二管的特及作用
快恢復(fù)二管主要用作續(xù)流二管，與開關(guān)三管并聯(lián)后面帶感負載，如Buck，Boost變換器的電感、變壓器和電機，這些電路大部分是用恒脈脈調(diào)制，感負載決定了流過續(xù)流二管的電流是連續(xù)的，三管開通時，續(xù)流支路要截止以防短路，下面例子給出了三管與續(xù)流二管的相互作用。
圖1是簡化的Buck電路。其輸出電壓Vout低于輸入電壓Vin。圖2是T1的信號和T1，D1的電壓、電流波形。有源器件T1，D1的開通關(guān)斷相位如下：
T0時刻T1有開通信號。輸入電壓Vin加在L，Cout的串聯(lián)支路，使iL線增加。電感L和Vout決定電流，過一段時間后器使T1關(guān)斷，在斷續(xù)工作時，電感L儲能(W=0.5LiL2)通過續(xù)流支路傳送到Cout。
在t2時刻T1再次開通，整個過程重復(fù)。
二管的開關(guān)過程可分為四部分:
A.T1導(dǎo)通時二管阻斷;
B.阻斷到導(dǎo)通時間；開通；
C.T1關(guān)斷，二管導(dǎo)通；
D.導(dǎo)通到關(guān)斷瞬間；關(guān)斷。
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| 圖1 Buck變換器電路圖 | 圖2 T1的信號和T1，D1的電壓、電流波形 |
A. 阻斷
MOFET導(dǎo)通時，二管兩端的反壓是Vin。與的半導(dǎo)體一樣，二管的陽到陰有一個小電流(耐電流IR)，漏電流由阻斷電壓，二管芯片工作溫度和二管制作決定。反向電壓導(dǎo)致的總功率損耗是：
PSP=VIN·IR
B. 開通
三管T1關(guān)斷瞬間，電感電流iL保持不變。二管兩端電壓逐漸減小，電流逐漸上升。D1的電流上升時間等于T1的電流下降時間。關(guān)斷時在pn結(jié)存儲的大量電荷被載流子帶走，使得電流上升時pn結(jié)的電阻減小，二管開通時有電壓，由芯片溫度、-diF/dt和芯片工藝決定。
正向電壓與反向電壓相比(<50V)，應(yīng)用時不影響二管的工作(圖7中的D1波形)。但是二管的開通電壓增加了三管的電壓應(yīng)力和關(guān)斷損耗。
電壓VFR決定了二管的開通捌耗。這些損耗隨開關(guān)頻率線增加。
C. 通態(tài)
一且開通過程結(jié)束。二管導(dǎo)通正向電流lF，pn結(jié)的門限電壓和半導(dǎo)體的電阻決定正向壓降VF。這個電壓由芯片溫度、正向電流IF和制造工藝決定。
利用數(shù)據(jù)手冊中的VTO和rT可以計算正向壓降和通態(tài)損耗。
圖3所示正向壓降的簡化模型是：
VF=rT·IF+VTO
相應(yīng)的通態(tài)損耗是：
計算出來的損耗只是近似值，因為VTO和rT隨溫度變化，而給出的只是在溫度下(TVJM的參考值。
圖3 的正向壓降VF與其簡化模型VTO+IF·rT的關(guān)系
D. 關(guān)斷
與通態(tài)特不同，頻應(yīng)用時二管的選擇是否合適主要取決于關(guān)斷特的參數(shù)，三管開通時，電流IF的變化率等于三管電流上升率di/dt。如果使用MOSFET或IGBT，其-diF/dt很過1000A/μs。前面提到，二管恢復(fù)阻斷能力前必須去除通態(tài)時存儲在pn結(jié)的載流子。這就會產(chǎn)生反向恢復(fù)電流，其波形取決于芯片溫度、正向電流IF，-diF/dt和制造工藝。
圖4是正向特相同的金摻雜和鉑摻雜外延型二管不同溫度下的反向恢復(fù)電流。
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| 圖4 在TVJ=25℃和125℃時兩FRED二管的反向恢復(fù)電流和電壓 | |
相同溫度下不同制造工藝的二管的反向恢復(fù)特明顯不同。
鉑摻雜二管反向恢復(fù)電流的減小速度很快(圖5(b))，可控少數(shù)載流子的金摻雜二管的恢復(fù)特較軟(圖5(a))。
恢復(fù)電流減小得很快，線路中分布電感導(dǎo)致的電壓越。如果zui大電壓過三管的耐壓值，就必須使用吸收電路以保障設(shè)備的工作。而且過的du/dt會導(dǎo)致EMI/RFI問題，在RFI受限的地方要使用復(fù)雜的。
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| 圖5 在TJ=125℃時不同-diF/dt的反向恢復(fù)電流 | |
二管的反向恢復(fù)電流不會增加二管的關(guān)斷損耗。還會增加三管的開通損耗，因為它也是二管的反向電流。圖6(a)和(b)表明三管開通電流是電感電流加上二管的反向恢復(fù)電流，而且開通時間受trr影響會增大。
圖6(a)和(b)重點說明軟恢復(fù)特時低恢復(fù)電流的好處。先，軟恢復(fù)特的金摻雜二管的電壓較小和反向恢復(fù)電流較小。因此二管有低關(guān)斷損耗。其次，低反向恢復(fù)電流可減小三管的開通損耗。因此，二管的選擇直接決定了兩個器件的功率損耗。
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| 圖6 表示反向恢復(fù)電流影響的三管的電流和電壓波形 | |
