抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较
双管正激中二极管反向恢复的研究和抑制
［１］ 李建婷． 交错双管正激变换器的研究［Ｄ］ ／／ 武汉：华 中科技大学，２００４
［２］ 张海涛， 张斌，王均平． 采用缓冲层结构的软恢复二极 管研究［Ｊ］ ／／电力电子技术， ２００３，３８（２）：７９－８１
［３］ 陈坚． 电力电子学（第二版） 北京 高等教育出版社，２００４．１２． ［４］ 周雒维，侯振程，李再华． 消除ＰＷＭ型变换器中尖峰干 扰的一种新型补偿吸收电路［Ｊ］ ／／ 重庆大学学报， １９８８，第５期:58-65 [5] Jung-Goo Cho, Ju-Won Baek, Chang-Yong Jeong, and Geun-Hie Rim, Novel Zero -Voltage and Zero-CurrentSwitching Novel Zero-Voltage and Zero-Current –Switching Full -Bridge PWM Converter Using a Simple Auxiliary Circuit [D] // IEEE TRANSACTIONS ON INDUS-TRY APPLICATIONS,VOL.35,NO.1, 1/2, 1999
在满足震荡条件时，可以计算出续流二极管的反向恢复电 流iD2(t)。同样，求出续流二极管反向恢复电流的震荡频率为：
２．３ 比较分析和仿真、实验结果
通过比较整流管和续流管的反向恢复过程，在两者具有 相同的等效结电容情况下，可以看出：
①续流管的反向恢复电流大于整流管；②续流二极管的 震荡频率要高于整流二极管的，也就是说其电流下降斜率要 高于整流二极管。最终，使得续流二极管上的电压尖峰要高 于整流二极管。
对以上的分析结果，我们用saber2006进行了仿真验证。 开关管结电容取0.5nF，变压器漏感取6uH，副边二极管选择 esm244_600。副边整流管两端波形和续流管两端波形如图5所 示。图6为双管正激变换器副边二极管的实验波形，验证了理 论分析的正确。
开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结
摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。
对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。
1 引言随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。
开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（ ElectromagneticInterference ， EMI ）。
EMI 信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（ ElectromagneticCompatibility ）性。
随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。
本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。
2 电磁干扰的产生和传播方式开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。
通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。
下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。
2.1传导干扰的产生和传播传导干扰可分为共模（ CommonMode CM ）干扰和差模（ DifferentialMode DM ）干扰。
由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。
2.1.1 共模（ CM ）干扰变换器工作在高频情况时，由于 dv/dt 很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。
二极管反向恢复emi问题
二极管反向恢复emi问题二极管反向恢复 EMI 问题电子设备广泛应用于各个领域，但其工作所产生的电磁干扰也日益引起人们的关注。
其中，二极管反向恢复 EMI 问题被认为是一项重要的挑战。
本文将探讨二极管反向恢复 EMI 问题的本质、影响以及相应的解决方案。
一、二极管反向恢复 EMI 问题的本质二极管是一种常见的电子元件，其在电路中具有重要的作用。
当二极管在工作时，由于其特性导致存在反向恢复现象。
这种反向恢复过程会引发电磁干扰，产生不利影响，特别是在高频电路中更加明显。
二极管反向恢复 EMI 问题的本质即在于二极管内部电荷重新组合的过程中所产生的电磁辐射。
二、二极管反向恢复 EMI 问题的影响二极管反向恢复 EMI 问题对于电子设备的正常运行可能会带来多方面的负面影响。
首先，它可能导致信号的失真，从而影响整个电路的工作性能。
其次，由于电磁辐射的存在，会对周围的电子设备或系统造成干扰，干扰范围由近及远，严重时可能导致设备的故障甚至损坏。
此外，二极管反向恢复 EMI 问题还可能影响系统的抗干扰能力，增加系统的噪声水平，降低系统的可靠性和稳定性。
三、解决二极管反向恢复 EMI 问题的方法针对二极管反向恢复 EMI 问题，人们提出了多种解决方法和技术手段。
下面将介绍几个常用的方法：1. 选用合适的二极管不同类型的二极管在反向恢复特性方面存在差异，因此选择合适的二极管具有重要意义。
例如，快恢复二极管或肖特基二极管具有较低的反向恢复时间和较小的反向恢复电流，能够有效地减小二极管反向恢复 EMI 问题。
2. 电磁屏蔽通过在电路设计过程中添加电磁屏蔽措施，可以有效地降低二极管反向恢复 EMI 问题。
例如，在关键的电子元件或电路之间增加金属屏蔽罩，或使用特殊材料进行电磁屏蔽处理，都可以有效抑制电磁辐射，减少电磁干扰。
3. 过渡滤波器过渡滤波器是一种有效的解决二极管反向恢复 EMI 问题的方法。
过渡滤波器能够对二极管反向恢复过程中所产生的高频干扰信号进行滤波，从而减少电磁辐射。
二极管反向恢复emi问题
二极管反向恢复emi问题
二极管的反向恢复电压（Reverse Recovery V oltage，简称RRV）是在二极管从正向导通状态切换到反向截止状态时所产生的反向电压峰值。
而EMI （Electromagnetic Interference，电磁干扰）是指电子设备在操作过程中产生的电磁能量，可能会对周围的设备或系统造成干扰。
反向恢复电压对EMI有一定的影响。
当二极管从正向导通状态切换到反向截止状态时，反向恢复电压会引起电压尖峰和电流尖峰的产生，这可能会产生高频噪声和干扰信号，进而导致EMI问题。
为了减小二极管的反向恢复电压对EMI造成的影响，以下是一些可能采取的措施：
1. 选择合适的二极管：选择反向恢复电压较低的二极管，或选择具有较低反向恢复电压的快速恢复二极管或超快速二极管。
2. 使用瞬态电压抑制器（Transient V oltage Suppressor，简称TVS）：TVS可以提供更好的电压抑制能力，限制反向恢复电压峰值，减少EMI问题。
3. 增加滤波电路：通过添加合适的滤波电路，如电容、电感等元件，可以减小高频噪声和干扰信号的传播。
需要根据具体的电路设计和应用场景选择合适的方法来减小二极管反向恢复电压对EMI问题的影响。
在实际设计中，还需要进行电磁兼容性测试和调试，确保系统能符合相关标准和要求。
二极管是如何反向恢复的？(图文并茂详解)
二极管是如何反向恢复的？（图文并茂详解）1、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。
在0―t1时间内，输入为+VF，二极管导通，电路中有电流流通。
设VD为二极管正向压降（硅管为0.7V左右），当VF远大于VD时，VD可略去不计，则：在t1时，V1突然从+VF变为-VR。
在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。
但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的IF变到一个很大的反向电流IR=VR／RL，这个电流维持一段时间tS后才开始逐渐下降，再经过tt后，下降到一个很小的数值0.1IR，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。
通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。
其中tS称为存储时间，tt称为渡越时间，tre=ts+tt称为反向恢复时间。
由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。
2、产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压VF时，载流子不断扩散而存储的结果。
当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。
空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。
正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。
电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。
把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压突然由+VF变为-VR时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：①在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示；②与多数载流子复合。
二极管反向恢复损耗计算
二极管反向恢复损耗计算
二极管反向恢复损耗是指在二极管开路状态下，当二极管从正向电压状态切换到反向电压状态时，由于少数载流子的非平衡分布而产生的瞬间反向电流。
这种瞬间反向电流会导致二极管反向电压上升，从而导致反向恢复时间延长，二极管损耗增加。
计算二极管反向恢复损耗的方法是先计算二极管的反向恢复电流，然后根据反向恢复电流和反向电压计算二极管的反向恢复功率。
反向恢复电流的计算可以通过测量二极管的反向恢复时间和反向电
压得到。
反向恢复功率可以通过反向恢复电流和反向电压乘积得到。
为了降低二极管反向恢复损耗，可以采用以下措施：
1. 使用快速恢复二极管或超快速恢复二极管来替代常规二极管。
2. 增加二极管的反向电容，可以降低反向恢复电流。
3. 通过选择合适的二极管反向电压和反向恢复时间，也可以有
效降低二极管反向恢复损耗。
总之，二极管反向恢复损耗是电路设计中需要考虑的一个重要问题，需要根据具体情况选择合适的二极管和采取相应的措施来降低损耗。
- 1 -。
教你3种方法抑制功率二极管反向恢复
教你3种方法抑制功率二极管反向恢复
高频功率二极管在电力电子装置中的应用极其广泛。
但PN结功率二极管在由导通变为截止状态过程中，存在反向恢复现象。
这会引起二极管损耗增大，电路效率降低以及EMI增加等问题。
这一问题在大功率电源中更加突出。
常用RC吸收、串入饱和电抗器吸收、软开关电路等开关软化方法加以解决，但关于其效果对比的研究报道尚不多见。
本文以Buck电路为例，对
这几种方案进行了比较，通过实验及仿真得出有用的结论。
1、二极管反向恢复原理
以普通PN结二极管为例，PN结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动，同时由于电场作用存在漂移运动，两者平衡后在PN结形成空间电荷区。
当二极管两端有正向偏压，空间电荷区缩小，当二极管两端有反向偏压，空间电荷区加宽。
当二极管在导通状态下突加反向电压时，存储电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合，这样便产生一个反向电流。
2、解决功率二极管反向恢复的几种方法
为解决功率二极管反向恢复问题已经出现了很多种方案。
一种思路是从器件本身出发，寻找新的材料力图从根本上解决这一问题，比如碳化硅二极管的出现带来了器件革命的曙光，它几乎不存在反向恢复的问题。
另一种思路是从拓扑角度出发，通过增加某些器件或辅助电路来使功率二极管的反向恢复得到软化。
目前，碳化硅二极管尚未大量进入实用，其较高的成本制约了普及应用，大量应用的是第二种思路下的软化电路。
本文以一个36V输入、30V/30A输出、开关频率为62.5kHz电路（如图1所示）为例，比较了几种开关软化方法。
整流二极管的尖峰抑制的10种方法介绍
整流二极管的尖峰抑制的10种方法介绍
概述副边整流二极管的尖峰
开关电源产生噪声的主要部位是功率变换和输出整流滤波电路。
包括开关管，整流管，变压器，还有输出扼流线圈，等。
不采取任何措施时输出电压的峰值可能是输出基波的好多倍。
出现在开关脉冲的上升沿和下降沿。
即开关管的导通和截止，通常导通时尖峰更大一些。
整流二极管的尖峰抑制的10种方法！
前沿尖峰的一些抑制方法
1选用软恢复特性的肖特基二极管，或采用在整流管前串联电感的方法比较有效，或在开关管整流管的磁珠。
磁芯材料选用对高频振荡呈高阻抗衰减特性的铁氧体材料，等。
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抑制功率二极管反向恢复几种方案的比较
0 引言
高频功率二极管在电力电子装置中的应用极其广泛。
但PN结功率二极管在由导通变为截止状态过程中，存在反向恢复现象。
这会引起二极管损耗增大，电路效率降低以及EMI增加等问题。
这一问题在大功率电源中更加突出。
常用RC吸收、串入饱和电抗器吸收、软开关电路等开关软化方法加以解决，但关于其效果对比的研究报道尚不多见。
本文以Buck电路为例，对这几种方案进行了比较，通过实验及仿真得出有用的结论。
1 二极管反向恢复原理
以普通PN结二极管为例，PN结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动，同时由于电场作用存在漂移运动，两者平衡后在PN结形成空间电荷区。
当二极管两端有正向偏压，空间电荷区缩小，当二极管两端有反向偏压，空间电荷区加宽。
当二极管在导通状态下突加反向电压时，存储电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合，这样便产生一个反向电流。
2 解决功率二极管反向恢复的几种方法
为解决功率二极管反向恢复问题已经出现了很多种方案。
一种思路是从器件本身出发，寻找新的材料力图从根本上解决这一问题，比如碳化硅二极管的出现带来了器件革命的曙光，它几乎不存在反向恢复的问题。
另一种思路是从拓扑角度出发，通过增加某些器件或辅助电路来使功率二极管的反向恢复得到软化。
目前，碳化硅二极管尚未大量进入实用，其较高的成本制约了普及应用，大量应用的是第二种思路下的软化电路。
本文以一个36V输入、30V/30A输出、开关频率为62.5kHz电路（如图1所示）为例，比较了几种开关软化方法。
图1 Buck电路
2．1 RC吸收
这是解决功率二极管反向恢复问题的常用方法。
在高频下工作的功率二极管，要考虑寄生参数。
图2(a)为电路模型，其中D为理想二极管，Lp为引线电感，Cj为结电容，Rp为并联电阻（高阻值），Rs为引线电阻。
RC吸收电路如图2（b）所示，将C1及R1串联后并联到功率二极管D0上。
二极管反向关断时，寄生电感中的能量对寄生电容充电，同时还通过吸收电阻R1对吸收电容C1充电。
在吸收同样能量的情况下，吸收电容越大，其上的电压就越小；当二极管快速正向导通时，C1通过R1放电，能量的大部分将消耗在R1上。
(a) 功率二极管电路模型(b) RC吸收电路
(c) 串联饱和电抗器(d) 二极管反向恢复软化电路
图2 解决功率二极管反向恢复问题的常用方案
2.2 串联饱和电抗器
这是解决这一问题的另一种常用方法，如图2（c）所示。
一般铁氧体(Ferrite)磁环和非晶合金(Amorphous)材料的磁环都可以做饱和电抗器。
根据文献[1]，用饱和电抗器解决二极管反向恢复问题时，常用的锰锌铁氧体有效果，但是能量损失比非晶材料大。
随着材料技术的进展，近年来非晶饱和磁性材料性能有了很大提高。
本文选用了东芝公司的非晶材料的磁环(型号：MT12×8×4.5W)绕2匝作饱和电抗器。
对应图3（a）和图3（b），第Ⅰ阶段通过D0的电流很大，电抗器Ls饱和，电感值很小；第Ⅱ阶段当二极管电流开始下降时，Ls仍很小；第Ⅲ阶段二极管电流反向，反向恢复过程开始(trr为反向恢复时间)，Ls
值很快增大，抑制了反向恢复电流的增大，这样就使电流变成di/dt较小的软恢复，使二极管的损耗减小，同时抑制了一个重要的噪声源；第Ⅳ阶段二极管反向恢复结束；第Ⅴ阶段二极管再次导通，由于电流增大，Ls很快饱和。
(a) 反向恢复电流波形
(b) 饱和电抗器磁化曲线
图3 饱和电抗器对二极管反向恢复抑制示意
2．3 软开关电路
图2（d）为一种有效的二极管反向恢复软化电路[2]。
Lk为变压器漏感。
n为变压器匝比，这里取n=3，其工作过程如图4所示。
(a) 阶段1
(b) 阶段2
(c) 阶段3
(d) 阶段4
(e) 阶段5
图4 软开关工作原理
阶段1如图4(a)所示，开关S已经导通，D0处于反向截止状态，励磁电感Lm与漏感Lk被线性充电。
阶段2开关S关断，S的寄生电容Cp被充电，该过程很短，可近似看作线性，如图4(b)所示。
阶段3D0及Db均导通，如图4(c)所示。
阶段4二极管D0中的电流在漏感Lk的作用下逐渐下降为0，如图4(d)所示。
阶段5开关S导通，如图4（e）所示，支路二极管Db中的电流继续下降，在S关断前下降为0。
图4(c)中D0导通，uD0≈0，当到图4(d)状态，uD0=－u2=u0/(1＋n)，图5(d)的试验波形验证了这一点。
3 实验结果
图5给出了各种情况下的二极管D0的端电压波形。
(a) 无反向恢复抑制措施的D0端压
(b) 并联RC吸收后D0端压
(c) 串入饱和电抗器Ls后D0端压
(d) 采用软化电路之后D0端压
图5 实验波形
从图5波形中可以看到，二极管反向恢复的电压毛刺减小，说明3种方案对二极管反向恢复均有抑制的效果。
用RC吸收电路虽然抑制了二极管反向恢复，但反向恢复的电压毛刺与振荡还比较明显。
采用软化电路后如前分析，理论上反向恢复电流应该降为零，但由于电路中杂散参数的影响，二极管关断过程中电压波形还有振荡。
串入饱和电抗器对二极管反向恢复抑制效果最好。
4 结语
碳化硅的推广应用或许是二极管反向恢复问题的根本解决途径。
目前主要采用RC吸收电路。
串联饱和电抗器以及软化电路也是抑制二极管反向恢复的有效方案。
理论分析和试验证明，串联非晶饱和电抗器最为简单有效，有望得到进一步推广。