|
功率二極管是電力電子線路最基本的組成單元，他的單向?qū)щ娦钥捎糜?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/電路" target="_blank" class="relatedlink">電路的整流、箝位、續(xù)流。 正向偏置（Forward Bias）：二極管的陽極側(cè)施加正電壓，陰極側(cè)施加負(fù)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(cè)施加相對(duì)陰極負(fù)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(chǔ)，二極管的發(fā)熱和溫度計(jì)算，功率二極管功耗的全計(jì)算過程。 功率二極管基礎(chǔ) 二極管電流公式： 注意的參數(shù)： Forward-bias（正向偏置恢復(fù)時(shí)間） 影響條件: 正向電流（電流越大反向時(shí)間越長） 反向電壓（電壓越小反向時(shí)間越長） 電流變化速度，速度越快減小恢復(fù)時(shí)間卻會(huì)加長存儲(chǔ)時(shí)間 結(jié)溫越高同時(shí)增加恢復(fù)時(shí)間和存儲(chǔ)時(shí)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(shí)間（脈沖越陡正向電壓越大） 溫度影響不大 綜合整個(gè)過程 計(jì)算結(jié)溫過程（對(duì)于脈沖電流的計(jì)算方法） 精確計(jì)算二極管發(fā)熱和溫度 博主注：這些計(jì)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(jì)算的界限。 擬合用的是Mathcad。 計(jì)算二級(jí)管的散熱情況 在設(shè)計(jì)功率電源的時(shí)候，二級(jí)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(jì)算過程。 Losses due to forward voltagedrop（正向功耗） P.f=V.f*I.o V.f：正向?qū)妷?br /> 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(shè)電路為： 然后把參數(shù)羅列出來計(jì)算 然后可以計(jì)算出來： 我們可以得到什么結(jié)論呢：二級(jí)管燒掉了。這種邏輯在于，結(jié)溫直接從85度環(huán)境溫度上升到半導(dǎo)體的極限150攝氏度。 這里我們假設(shè)二級(jí)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(xiàn)在我們換種思路： 我們可以發(fā)現(xiàn)，二級(jí)管其實(shí)并不會(huì)壞。問題就集中在于二級(jí)管的模型沒有建立好。 建立模型很重要，如果按照單個(gè)最大值來分析，我們面臨的問題是把它的范圍放得很大，對(duì)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(xì)建立模型，正向電壓的過程如下： 藍(lán)色為從圖中抓取的數(shù)據(jù)，紅色為我們知道的PN結(jié)模型，下面一個(gè)紅色的為曲線擬合過程： 結(jié)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(duì)于管子的實(shí)際影響了。 功率二極管的功耗計(jì)算 前面關(guān)于功率二極管，基礎(chǔ)，熱阻，正向壓降都已經(jīng)涉及到了。在這里需要補(bǔ)充全計(jì)算過程： 正向壓降功耗： 算法1： P.f=V.f*I.o V.f：正向?qū)妷?br /> 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(gè)值不太好估計(jì)，因?yàn)閂r也在變化，因此我建議以實(shí)測(cè)為主： 實(shí)測(cè)： 然后可測(cè)得電壓下降波形進(jìn)行計(jì)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 |
