开关电源中的慢整流管的另类用法

来自:万一严选 2024-09-19 10:32:27

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开关电源中的慢整流管的另类用法

大家都知道开关电源一般工作频率在几十Khz到一百多Khz,当然D2DIC也有工作于1-2MHz的。

正是由于工作于高速开关模式,所以开关电源中的整流管要求其Trr时间要小,一般要快恢复,超快恢复及肖特基二极管,不能使用一般的慢恢复二极管。

那么,慢恢复二极管如1N4007,是不是在开关电源中是不是就无用武之地呢?

事实上,开关电源中合理的使用慢恢复二极管将会得到意外的惊喜。

下面就和网友分享一下两个工作中的实例:

案例一:慢恢复工频整流管1N4007用于主控IC供电绕组整流,解决多绕组系统,偏置电压偏高问题。

有客户使用我司IC做5路输出DVB电源,批量生产过程中,发现不良率较高,症状为电源不工作或打嗝。去到工厂实测发现IC的供电电压偏高,IC过压保护机制触发。

大家都知道,多路输出电源,要做到很好的交叉调整率是相当考验变压器设计功底的,偏置供电绕组电压偏高再所难免。客户已经批量生产了1W多套电源,重新设计变压器显然不是很好的解决方案。整流二极管串联的电阻加大其作用也是有限的,毕竟其主要作用在滤除尖峰电压,而引起IC保护的是偏置绕组电压偏高。这个时候慢整流管的魅力就体现出来了。最终的解决方案就是将客户原方案中的快恢复二极管HER107换为1N4007,问题得到完美解决。具体见下图:

 

有网友可能会问,慢管用在这里会不会有什么安全隐患,合适吗?

确实,开关电源整流管是不能用慢管的,但是这里确实合适的。因为IC供电电流基本在mA级别,负载不大,所以用慢管也不会有问题。

案例二:Flyback中RCD吸收电路使用慢管1N4007解决主开关上的漏感尖峰电压应力及EMI辐射问题。

常见的RCD吸收电路结构如下图(D1一般用快恢复二极管):

 

如果变压器设计不合理,漏感大的话,开关管管断时,漏感电压较大,振荡时间较长,导致MOS电压应力比较大,EMI辐射超标。

下图是D1使用快恢复二极管UF4007的实测波形:

 

黄线为RCD中C1的波形,粉色为开关管漏极波形,蓝色为R1的电压波形。

显然漏极振荡时间较久,峰值较高。

如果把D1换为工频整流管1N4007会怎样呢?

下面便是1N4007的表现:

 

很明显,漏极振荡被完美抑制,峰值也大大减小,从而减低MOS的电压应力,以及大大改善EMI。

细心的网友和会发现,R1的电压峰值变大。这是为什么呢?因为1N4007反向恢复时间较长,所以C1的电会回流造成的。

有文献指出真是这能量回流,减低R2的损耗,会提高电源的效率,但是本人实测并未发现效率上有改善,所以此观点本人保留意见。

不够能量回流倒是实实在在存在的,理论分析和实测结果都已显示。也正是这个原因,会导致1N4007发热量会比较大,所以此方案适用于小功率Flyback,大功率不建议使用。

如果设计中,遇到MOS电压应力比较大,EMI总超标,你不妨试试此方案。

本人技术水平有限,言论中有谬误之处,烦请各位指出,你的一句提醒,将使我技术更进一步,谢谢了。

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