慢恢復管在開(kāi)關(guān)電源中的妙用

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度和較短的反應時(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(mǎn)足頻繁的開(kāi)關(guān)模式，開(kāi)關(guān)電源當中的整流管對Trr時(shí)間有嚴格的要求，理論上，不能使用一般的二極管，而是要使用超快恢復的肖特基二極管。

如果是這樣的話(huà)，慢恢復的二極管就不能使用在開(kāi)關(guān)電源當中了嗎?事實(shí)上，開(kāi)關(guān)電源中合理的使用慢恢復二極管將會(huì )得到意外的驚喜。下面將以?xún)蓚€(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

慢恢復工頻整流管1N4007用于主控IC供電繞組整流，解決多繞組系統，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)現不良率較高，癥狀為電源不工作或打嗝。去到工廠(chǎng)實(shí)測發(fā)現IC的供電電壓偏高，IC過(guò)壓保護機制觸發(fā)。

大家都知道，多路輸出電源，要做到很好的交叉調整率是相當考驗變壓器設計功底的，偏置供電繞組電壓偏高再所難免?？蛻?hù)已經(jīng)批量生產(chǎn)了1W多套電源，重新設計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出來(lái)了。最終的解決方案就是將客戶(hù)原方案中的快恢復二極管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。因為IC供電電流基本在mA級別，負載不大，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力及EMI輻射問(wèn)題。

圖2

常見(jiàn)的RCD吸收電路結構如圖2(D1一般用快恢復二極管)。

如果變壓器設計不合理，漏感大的話(huà)，開(kāi)關(guān)管管斷時(shí)，漏感電壓較大，振蕩時(shí)間較長(cháng)，導致MOS電壓應力比較大，EMI輻射超標。

圖3

圖3是D1使用快恢復二極管UF4007的實(shí)測波形。

黃線(xiàn)為RCD中C1的波形，粉色為開(kāi)關(guān)管漏極波形，藍色為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：

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的電壓應力，以及大大改善EMI.

細心的朋友會(huì )發(fā)現，R1的電壓峰值變大。這是為什么呢?因為1N4007反向恢復時(shí)間較長(cháng)，所以C1的電會(huì )回流造成的。

有文獻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)測并未發(fā)現效率上有改善，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)測結果都已顯示。也正是這個(gè)原因，會(huì )導致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。

如果設計中，遇到MOS電壓應力比較大并且EMI總超標，不妨試試此方案。

雖然在日常的開(kāi)關(guān)電源設計當中，并不推薦使用反應較慢的二極管，但這并不意味著(zhù)它在設計中毫無(wú)用處。這類(lèi)二極管反而能夠解決一些比較棘手的問(wèn)題。所以在學(xué)習和設計中遇到問(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。