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PFC旁路二极管的作用

2025-4-18 08:42| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 图 1 所示PFC旁路二极管D2 的作用是什么,已经是一个是老生常谈的事,今天我们来好好的讨论下网上有这么几种说法:1、当启动的时候,冲击电流是从 D2 流过,D2 是慢管耐冲击电流比较大,D1 是快管,会损 坏二极管。 ...

图 1 所示 PFC 旁路二极管 D2 的作用是什么,已经是一个是老生常谈的事,今天我们来好好的讨论下

网上有这么几种说法:

1、当启动的时候,冲击电流是从 D2 流过,D2 是慢管耐冲击电流比较大,D1 是快管,会损 坏二极管。

对于这一个观点,我觉得是次要原因,因为我们随意找一个 600V/10A 的快管,他的冲击电 流也不小的,如下图所示 120A.

我们电源一般的要求冲击电流时不会允许这么大,一般我们都会在输入回路里面加 NTC

这 就会大大的减小了冲击电流,还有就是没有 D2 

开机的瞬间 L1 是会串在里面,L1 时有一定 的感抗

这样冲击电流应该会更小,更不能说明是保护 D1 的作用了

在这里好像有点说不过去,难道这种说法时错误的吗??应该也不会

据我所知道是以前是没有这个二极管的,后来随着技术的的发展而加上的。

原因是 CCM 模式的 PFC 二极管的反向恢复电流太大,损耗比较大,PFC mos 管的温升高

效率做不上去,技术的发展碳化硅二极管的应用开始流行在 CCM 模式里面,碳化硅二极管

与普通的快恢复的二极管优势很明显,我们有做个实验用普通的快恢复二极管做的 500W

PFC 就换一个碳化硅,输出功率不变的情况下,输入会少 7W,效率明显提升很多,虽然成

本上去了,但是散热成本降下来了,综合来看,成本上升很小,但是正确效率提升是一个大

的亮点,这有点扯题外话了。碳化硅二极管的特性是耐冲击电流太小。

如下图就是碳化硅的参数

从上图中我明显看到碳化硅的冲击电流只有 30.5A 还是在 25 摄氏度,高温下更低。

随着碳化硅二极管的应用,D2 就必须的用。

2、看上面的描述。感觉是不用碳化硅就不需要了用了?临界模式下 PFC 都是快恢复的二极管

应该不用也可以,我有实验过不用,反复开机没有任何问题。但是很多工程师会有一下 的疑问。

图 5 所示:

如果没有旁路二极管 D2,开机时的冲击电流比较大直接流过 PFC 电感 L1,现在很多的 PFC

电感是铁氧体的磁芯,会出现饱和现象,有了 D2 可以起到一个很好的保护作用

乍一听好像是这样,但是仔细想想,当冲击电流来的时候电感饱和又会怎么样了,因为这个

时候我们的 PWM 还没有输出,就算饱和了也没有事情,等我们的 PWM 发出的时候,电感 已经恢复了。

这是一个我们值得深思的问题,感觉不用是可以的,是不是大家看到 CCM 模式有用就随大

众加了,真的是这样吗,我想当然是不可能的

这个 D2 的出现还有一个非常大的原因就是随电源技术的发展,各种可靠性实验越来越多

其中的雷击实验是越来越严酷,现在有些客户可能要求差模与共模都是 10KV 内阻 2 欧姆

在这么严酷的实验要求下,D2 就应运而生了。当我说到这里的时候有很多的工程师都来知

道怎么回事了,特别是经常做雷击实验的工程师肯定是深有体会。下面我们来分析是什么原 因。

如图 6 所示

当 PWM 驱动波形是高电平时,MOSFET 打开,电流从 L1 流入 MOSFET ,这时候 MOSFET 雷

击的浪涌电流正好发生,那么一个很大的电流将进入 L1 与 MOSFET,L1 会出现饱和,一但

饱和,我们的电感就相当与短路,那 MOS 管 Q1 上的压降等于输入电压,因为 MOS 管是在

开通状态,现在的 MOS 管等于是一很小的电阻,一般都是 mΩ级别,那 MOS 管的电流一定

会过应力而损坏 MOSFEG。

有人会问我的 L1 电感非常强壮,不会出现饱和,这种可能性太小了,雷击浪涌实验感应过

来的电流一般都是几百上千安培,你的有多大的电感,假设这种情况成立,L1 上可以承受

这么大的电流,电感上的自感电动势也非常高,会使得 A 点电压过高,也有会使整流桥电压过应力损坏。


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