qbwww 发表于 2023-8-10 13:07

降压转换器二极管选型

今天给大家分享的是降压转换器中如何选择二极管?二极管是降压转换器中非常重要的组成部分。二极管不需要控制开关,但开关需要。下面是关于如何选择降压转换器二极管的9个因素。
一、正向电流额定值

当开关关闭二极管才会导通,这就是为什么称它为续流二极管,二极管中的电流呈梯形。具体的可以参考下面的波形。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/33bc866562b9432e8d0e9fc7ab14ba58~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691739614&x-signature=iosfBIxR%2FtsK1JwWNzxuHGMoEW0%3D

从上面的波形可以看出来,当PWM处于关闭状态时,只有电流存在。二极管上的有效电流必须考虑完整的开关周期。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/f0ccbe92d0af4a50a4c846a0bbb6b146~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691739614&x-signature=ro17O6tmNuqv7Y5lHnazil3p%2Bbg%3D

例如:你可以根据降压转换器二极管波形计算出RMS值为10A,然后选择可以承受该电流并留有大量余量的二极管。将电流设置为60%差不多,对于10A的电流,二极管额定电流至少为17A。
二、峰值正向电流
有些 Datasheet 中,也称它为重复峰值正向电流,这是二极管在给定时间内可以承受的最大电流。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/b7b4cef3fa0045eb93c28dadae43f7b4~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691739614&x-signature=u2tasE4Eel%2F1KhqFhp%2FQg7%2BihSg%3D

下面绿色电流波形的峰值不能超过Datasheet上的值。https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/151361745fd44bbcb5b65f3755d57b14~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691739614&x-signature=gPIe2sQSuKzexqaUInbD3It86dM%3D

三、额定电压
如何选择降压转换器二极管下一个参数是额定电压。在选择的时候不能超过二极管的额定电压。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/8882d03db5164f198e458a3f57bb2564~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691739614&x-signature=zHmNMqLKJnWr6nW8Y7FI2pG5k9E%3D

当二极管不导通时,其两端的电压很高。在降压转换器的理想情况下,二极管看到的电压只是VIN的电平。但是众所周知,开关转换器具有寄生元件,其中会像二极管添加尖峰,因为i为电压添加更多于都。因为尖峰因子是没有办法预测的,二极管的额定电压可以选择为理想电压的2倍。例如,Uin电压为24V,可以选择额定电压为48V的二极管。
四、正向电压
建议采用非常小的正向压降。正向电压与二极管的传导损耗或静态功耗成正比。传导损耗只是正向电流和正向电压的成绩。换句话说,小的正向电压将导致小的功率损耗。较小的正向压降是理想的选择,因为可以提供更高的效率。
五、额定功耗或额定功率
额定功率是二极管处理功耗的能力,功耗会产生热量。大多数Datasheet提供标称环境(25℃)下的额定功率。当工作温度高于该温度,功耗也会随之变化。所谓的降额功耗是结温、环境温度或者外壳温度以及热阻的函数。降额功率 = (Tjmax – Tambient) / Rthja或者降额功率 = (Tjmax – Tcase) / Rthjc
六、结温
结温较高的二级管可以承受更多的热量,比如:结温为175℃的二极管比结温最高为150℃的二极管要好。结温与二极管耗散的功率之间存在关系。结温越高,二极管的功耗就越高。
七、热阻
理想的是小的热阻。需要热阻来计算二极管的降额功率,或者在其他情况下计算实际功耗已知的等效结温。热阻可以是结到环境((Rthja)或结到外壳(Rthjc),可以查看下面二极管Datasheet中的参数。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/d02eb6ca78a34ce38afa4b9134780de9~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691739614&x-signature=6cNP5HC9sTyuqUCGXYk5cM4Fr9s%3D

八、反向恢复时间
反向恢复时间是指当二极管从导通状态切换到截止状态时,将二极管两端的寄生电容放电所需的时间。这个很重要,因为在降压转换器中二极管不端改变状态(ON和OFF)https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/3b87ed1d5bbc4a1eb16b0c1299e80d61~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691739614&x-signature=Mm7vJaTDXNNCQfp2Ut0nrDUQVS8%3D

当它处于导通状态时,有电流流过,导致传导损耗或者静态功耗。另一方面,当二极管关闭或者反向偏置时,没有电流流过,就会导致零功损耗,然而寄生电容有电流流向,因此存在开关耗损。存在开关耗散,就会增加传导损耗,这2个的算好可以弥补总功率耗散或者耗散,较小的反向恢复时间是最小化开关损耗的理想选择。
九、封装
一定要选择好封装,你可以选择THT二级管,也可以选择SMD二极管。需要你需要可以安装散热器的二极管,就选择THT二极管。
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