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功率二極管是電力電子線路最基本的組成單元，他的單向導電性可用于電路的整流、箝位、續流。 正向偏置（Forward Bias）：二極管的陽極側施加正電壓，陰極側施加負電壓，這樣就稱為正向偏置，所加電壓為正向偏置。 反向偏置（Reverse Bias）：在陽極側施加相對陰極負的電壓，就是反向偏置，所加電壓為反向偏置。 下面這篇博客依次介紹了功率二極管的基礎，二極管的發熱和溫度計算，功率二極管功耗的全計算過程。 功率二極管基礎 二極管電流公式： 注意的參數： Forward-bias（正向偏置恢復時間） 影響條件: 正向電流（電流越大反向時間越長） 反向電壓（電壓越小反向時間越長） 電流變化速度，速度越快減小恢復時間卻會加長存儲時間 結溫越高同時增加恢復時間和存儲時間 reverse-bias（反向偏置） 影響條件: 正向電流（電流越大正向電壓越大） 電流脈沖上升時間（脈沖越陡正向電壓越大） 溫度影響不大 綜合整個過程 計算結溫過程（對于脈沖電流的計算方法） 精確計算二極管發熱和溫度 博主注：這些計算都是有適用條件的（大電流的功率二極管一定要算，一般的二極管就不用算了），所以還沒有深入淺出的搞清楚計算的界限。 擬合用的是Mathcad。 計算二級管的散熱情況 在設計功率電源的時候，二級管一般損耗比較大，而且為了能夠更加精確的去分析，我們來看一下一般的計算過程。 Losses due to forward voltagedrop（正向功耗） P.f=V.f*I.o V.f：正向導通電壓 I.o：輸出電流 Losses due to diode leakage current(反向功耗) P.r=V.r*I.r V.r：反向電壓 I.r：反向電流 我們假設電路為： 然后把參數羅列出來計算 然后可以計算出來： 我們可以得到什么結論呢：二級管燒掉了。這種邏輯在于，結溫直接從85度環境溫度上升到半導體的極限150攝氏度。 這里我們假設二級管直接按照最大的熱阻和最大功耗，這是有問題和值得思量的，現在我們換種思路： 我們可以發現，二級管其實并不會壞。問題就集中在于二級管的模型沒有建立好。 建立模型很重要，如果按照單個最大值來分析，我們面臨的問題是把它的范圍放得很大，對于比較臨界的問題來說，基本把可以用的元器件排斥在外了。 因此我們需要仔細建立模型，正向電壓的過程如下： 藍色為從圖中抓取的數據，紅色為我們知道的PN結模型，下面一個紅色的為曲線擬合過程： 結果如下： 反向電流也是同樣地： 這些做完以后我們可以很精確的知道，溫度，電壓這些對于管子的實際影響了。 功率二極管的功耗計算 前面關于功率二極管，基礎，熱阻，正向壓降都已經涉及到了。在這里需要補充全計算過程： 正向壓降功耗： 算法1： P.f=V.f*I.o V.f：正向導通電壓 I.o：輸出電流 算法2： Vf=Vo+If*Rs Pf=Vo*If+Rs*If^2 反向電流功耗： 這個值不太好估計，因為Vr也在變化，因此我建議以實測為主： 實測： 然后可測得電壓下降波形進行計算。 漏電流功耗： P.r=V.r*I.r V.r：反向電壓 I.r：反向電流 作者：yulzhu |
