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超快恢复二极管(FRED)的功耗计算图文详解

(2017-01-10 15:10:18)
标签:

超快恢复二极管

fred

快恢复二极管功耗计算

分类: 快恢复二极管

  快恢复二极(FRED)的总功耗由断态损耗P0S、通态损耗Pcon、开通损耗Pon和关断损耗Poff等4部分组成,其功耗计算方法因FRED在开关逆变电路中所起的功能(作续流二极管、吸收二极管、隔离二极管、输入整流器和输出整流器之用)不同而不同。下面列举的计算方法适用于开关逆变电路,PWM控制的开关电源中的续流二极管和高频输出整流器(1),这是因为它们的工作模式非常类似,且它们的电流和电压波形都是矩形。因此FRED在一个工作周期内所产生总功耗为:
PTOT=P0S=+Pcon=+Pon=+Poff=——(7)
  ①断态损耗P0S
  超快恢复二极(FRED)受反向电压作用后,将有一个很小的电流从阴极流向阳极,称为反向漏电流IRRM,它与所加反向电压VR和结温Tj有关。
  P0S=+=VR = +·IRRM·D——(8)
式中D为占空比,一般IRRM·取125℃时的值

http://s14/mw690/006pB7Suzy77SnB4RD79d&690 

FRED共阴连接的中间抽头DC输出电路


  ②通态损耗Pcon
  一旦FRED管进入开通阶段,就流过正向IF,由于PN结的门槛电压VTO和半导体电阻(正向斜率电阻rTO),就会产生通态电压降VF,而VF与结温Tj和IF值有关(2),由图可见VTO为A、B二点连线与VF轴的交点,而
http://s16/mw690/006pB7Suzy77SnDOsAn3f&690

  这里要注意的是VF值是Tj下的值。

  比较(9)和(10)式的计算结果,用(10)式计算值略高于(9)式计算值。

http://s16/mw690/006pB7Suzy77SnFKGd10f&690 

正向伏安特性曲线


  ③开通损耗Pon
  要计算实际的开通损耗是非常困难的,因为它不同于静态损耗(断态损耗和通态损耗),而是动态损耗,即电压和电流值随时间的变化而变化,因此计算Pon只能采用指数函数简化公式来计算。3给出了简化导通波形图,以此计算出开通损耗值要比实际大一些,所以可用产品数据表中的参数值来计算。

http://s8/bmiddle/006pB7Suzy77SnJvf3F17&690 

3 FRED管实际V/I导通波形(a)及其用来简化计算开通损耗的线性化近似波形(b)

 

http://s13/mw690/006pB7Suzy77SnOYvpifc&690
  tf—FRED开通时的电流上升时间。它实际等于与FRED并联的开关器件的下降时间,根据dIF/dt值,即按产品数据表求出VFR和tfr

  ④关断损耗
  与开通损耗计算一样,关断损耗的计算亦是利用产品数据表中的参数值来进行近似计算,4示出了简化的电压和电流波形。
则关断能量Eoff为:
http://s14/mw690/006pB7Suzy77SnWPc4d5d&690
  这里需要注意的是:IRM和trr值与结温有关,因此,在选用产品数据表中的IRM和trr值时,应按实际结温Tj值进行修正。

http://s1/mw690/006pB7Suzy77SnZ8Xpmc0&690

 

4 FRED管实际I/V反向恢复波形(a)及其简化线性近似波形(b)


  ⑤计算散热器温度Th ,FRED管的总功耗为:

http://s14/mw690/006pB7Suzy77So4GwVf4d&690

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