1、拿一份连续导通 BUCK 电路来说事吧 波形图 1 图 1: 图 2: 图 3: 图 4:: 波形图 1-1 为 PWM 波形 波形图 1-3 电感电流波形。 工作于 CCM 模式。 乙:图 1:二极管续流的等效电路是这样的吗? 甲:对于图 1 说明: MOSFET 断开, 产生续流通路,PN 结电荷发生变化,如将其看成 一个等效电容,则为 上负 下正的 一个部件。最终电感电流释放到谷点,谷点末期(0-至 0+时刻)电容替代电感为负载提供能量,此时电感还以电磁能方式保存有能量(因为电感 如果再放电的话,电容的电压显然要高过电感,变成电容还要给电感充能了。但那种现象是 不可能的;因为 Vin 来
2、了。如果 Vin 没来,而电感能量继续下降到 0,不再输出能量,此时 因为二极管和开关的分布电容引起震荡,但对于 CCM 来说,震荡时间不存在)这个瞬间太 短暂了,马上转到下一阶段(图 2) 。 乙:图 2:MOS 管开通的时候电感中没电流? 甲:因为 MOS 管闭合瞬间(又一个 0-到 0+的瞬间) ,因为二极管因正向导通,等效结电容 上方聚集满载流子,当外电场 Vin 接入时,因电荷异性相吸 导致 PN 结电容 变回中性, 紧接着 二极管 PN 结等效结电容电荷 变成 上正 下负(下面多载流子) 。二极管除去正向 因导通而注入的电荷,然后反向充电至阻断状态,这个时间就是 trr 反向恢复时
3、间,在二极 管恢复之前,它呈现短路行为。 因为短路 Vd 负向电流很大,相当于脉冲,如图 4 红色部分所示。 乙:图 3:没看明白什么意思。 甲: 因为“短路”的最终结果,Vcc 的电压跟二极管结电容电压相等,对电感电容进行充电, 那么电容 电感都 二极管结电容跟 Vcc 结电容处吸取能量, 类似于 LC 串联谐振时候。 二极 管结电容跟 Vin 除了要供应负载的电流能量,还要供应 电感电容充电的能量。二极管结电 容所示的能量如图 4 蓝色部分。 需要指出一点,对于 肖特基二极管是个例外。因为金属-半导体结。相当于有正负极性的电 解电容, 而 上文提到的 二极管,可以想想成此片电容。只是作用机
4、理不太一样。一个是 PN 结效应,一个是电容效应。前者 是电荷 中和,后者是电容放电。 至于说分布电感产生的反向尖峰,这个可以忽略不计的,短路能量太大了。 图 4 蓝色部分应该对应图 2。 二极管反向恢复过程:PN 结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动,同时由于电场作 用存 在漂移运动,两者平衡后在 PN 结形成空间电荷区。当二极管两端有正向偏压,空间电荷区 缩 小,当二极管两端有反向偏压,空间电荷区加宽。当二极管在导通状态下突加反向电压时, 存储 电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合, 这样便产生一个反向电流, 并使等效模型的 电容 感应出上正下负的电荷。对于图 3,老师您同意存在二极管与 Vin 共同向电感充电可能吗?