由于開(kāi)關(guān)電源始終處在打開(kāi)和關(guān)閉的循環(huán),這就要求開(kāi)關(guān)電源中的器件有較高的強(qiáng)度和較短的反應(yīng)時(shí)間。通常來(lái)說(shuō),開(kāi)關(guān)電源的工作效率在幾十Khz到上百Khz之間。為了能夠滿足頻繁的開(kāi)關(guān)模式,開(kāi)關(guān)電源當(dāng)中的整流管對(duì)Trr時(shí)間有嚴(yán)格的要求,理論上,不能使用一般的二極管,而是要使用超快恢復(fù)的肖特基二極管。
如果是這樣的話,慢恢復(fù)的二極管就不能使用在開(kāi)關(guān)電源當(dāng)中了嗎?事實(shí)上,開(kāi)關(guān)電源中合理的使用慢恢復(fù)二極管將會(huì)得到意外的驚喜。下面將以兩個(gè)實(shí)例的分析來(lái)說(shuō)明。
下面就和網(wǎng)友分享一下兩個(gè)工作中的實(shí)例:
案例一
慢恢復(fù)工頻整流管1N4007用于主控IC供電繞組整流,解決多繞組系統(tǒng),偏置電壓偏高問(wèn)題。
使用某IC做5路輸出DVB電源,批量生產(chǎn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)不良率較高,癥狀為電源不工作或打嗝。去到工廠實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)IC的供電電壓偏高,IC過(guò)壓保護(hù)機(jī)制觸發(fā)。
大家都知道,多路輸出電源,要做到很好的交叉調(diào)整率是相當(dāng)考驗(yàn)變壓器設(shè)計(jì)功底的,偏置供電繞組電壓偏高再所難免。客戶已經(jīng)批量生產(chǎn)了1W多套電源,重新設(shè)計(jì)變壓器顯然不是很好的解決方案。整流二極管串聯(lián)的電阻加大其作用也是有限的,畢竟其主要作用在濾除尖峰電壓,而引起IC保護(hù)的是偏置繞組電壓偏高。這個(gè)時(shí)候慢整流管的魅力就體現(xiàn)出來(lái)了。最終的解決方案就是將客戶原方案中的快恢復(fù)二極管HER107換為1N4007,問(wèn)題得到完美解決。具體見(jiàn)圖1:
圖1
有的人可能會(huì)問(wèn),慢管用在這里會(huì)不會(huì)有什么安全隱患,合適嗎?
確實(shí),開(kāi)關(guān)電源整流管是不能用慢管的,但是這里確實(shí)合適的。因?yàn)镮C供電電流基本在mA級(jí)別,負(fù)載不大,所以用慢管也不會(huì)有問(wèn)題。
案例二
Flyback中RCD吸收電路使用慢管1N4007,解決主開(kāi)關(guān)上的漏感尖峰電壓應(yīng)力及EMI輻射問(wèn)題。
圖2
常見(jiàn)的RCD吸收電路結(jié)構(gòu)如圖2(D1一般用快恢復(fù)二極管)。
如果變壓器設(shè)計(jì)不合理,漏感大的話,開(kāi)關(guān)管管斷時(shí),漏感電壓較大,振蕩時(shí)間較長(zhǎng),導(dǎo)致MOS電壓應(yīng)力比較大,EMI輻射超標(biāo)。
圖3
圖3是D1使用快恢復(fù)二極管UF4007的實(shí)測(cè)波形。
黃線為RCD中C1的波形,粉色為開(kāi)關(guān)管漏極波形,藍(lán)色為R1的電壓波形。顯然漏極振蕩時(shí)間較久,峰值較高。如果把D1換為工頻整流管1N4007會(huì)怎樣呢?
下面便是1N4007的表現(xiàn):
圖4
很明顯,漏極振蕩被完美抑制,峰值也大大減小,從而減低MOS的電壓應(yīng)力,以及大大改善EMI.
細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn),R1的電壓峰值變大。這是為什么呢?因?yàn)?N4007反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng),所以C1的電會(huì)回流造成的。
有文獻(xiàn)指出真是這能量回流,減低R2的損耗,會(huì)提高電源的效率,但是經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)并未發(fā)現(xiàn)效率上有改善,所以這里持保留意見(jiàn)。
不夠能量回流倒是實(shí)實(shí)在在存在的,理論分析和實(shí)測(cè)結(jié)果都已顯示。也正是這個(gè)原因,會(huì)導(dǎo)致1N4007發(fā)熱量會(huì)比較大,所以此方案適用于小功率Flyback,大功率不建議使用。
如果設(shè)計(jì)中,遇到MOS電壓應(yīng)力比較大并且EMI總超標(biāo),不妨試試此方案。
雖然在日常的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)當(dāng)中,并不推薦使用反應(yīng)較慢的二極管,但這并不意味著它在設(shè)計(jì)中毫無(wú)用處。這類二極管反而能夠解決一些比較棘手的問(wèn)題。所以在學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題時(shí),不如換一種方式來(lái)思考,也許問(wèn)題就迎刃而解了。