8.2.2.2.3 升壓二極管選擇
當開關處于關閉狀態時 (TDCH),升壓二極管承載升壓電感器電流,當開關處于打開狀態時 (TON),電流為零。Equation 34 計算在線路半周期中,角度為 θ 時,在一個開關周期中的二極管有效電流。
Equation 34.
Equation 35 表示在理想臨界模式運行條件下,升壓二極管導通的占空比。
Equation 35.
Equation 36 表示在一個完整的線路半周期中的 RMS 升壓二極管電流。
Equation 36.
在最大負載和最小線電壓下,升壓二極管中的 RMS 電流最大。
Equation 37.
升壓二極管中的導通功率損耗主要與平均輸出電流呈函數關系。
Equation 38.
使用前面的計算公式并按照以下原則選擇升壓二極管:
- 確保升壓二極管額定電壓高于最大輸出電壓。在瞬變或線路浪涌測試下,輸出電壓可以遠遠高于它的正常穩壓電平。
- 升壓二極管的平均額定電流和 額定 RMS 電流必須高于在Equation 37 和Equation 38 中計算所得的值。
- 二極管具有許多不同的速度/恢復電荷可供選擇。反向恢復電荷較低的快速二極管通常具有更高的正向壓降。快速二極管的導通損耗較高,但開關損耗較低。反向恢復電荷較高的慢速二極管通常具有更低的正向壓降。慢速二極管的導通損耗較低,但開關損耗較高。根據具體的應用選擇合適的二極管額定速度能夠確保獲得最高的效率。
- 首次向升壓轉換器輸入端施加線電壓時,流經升壓二極管的電流不受控制,同時輸出電容器充電到線電壓峰值電平。充電電流僅受線路阻抗和 EMI 濾波器級的限制,在輸出電容器充電期間可能達到很高的量級。任何承載該電流值的二極管的額定值都必須要足以承載該非重復性浪涌電流。通常的做法是增加一個旁路二極管,將其中的大部分充電電流從升壓二極管中分流。旁路二極管可以使用正向壓降更低的慢速二極管。因此比快速升壓二極管更省錢,也更可靠。
- 在本設計示例中選擇的是 STMicroelectronics®的 STTH5L06 二極管。該二極管的額定電壓為 600V,平均額定電流為 5A。它的正向壓降約為 0.85V,因此在升壓二極管中產生的導通損耗不到 0.5W。