如何避免BUCK電路中的反向恢復電流尖峰-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-08-04
當Buck電路中出現二極管時，就很有可能出現反向恢復中電流尖峰異常的問題。本篇文章將通過實例與電路圖的配合，對反向恢復電流尖峰出現問題的原因進行分析。希望能夠為大家提供新的設計思路。
首先，先從連續通導的buck電路圖開始進行。
在圖1中，plot1為PWM波形，plot1至plot3是電感電流在CCM模式下的波形。后面我們將對其中的各個電路提出相應的問題，并進行解答。
可能有的朋友會對圖2產生懷疑，因為這似乎并不是人們所熟悉的二極管續流等效電路。實際上MOSFET斷開產生續流通路，PN結電荷發生變化，如將其看成一個等效電容，則為上負下正的一個部件。
最終電感電流釋放到谷點，谷點末期(0-至0+時刻)電容替代電感為負載提供能量，此時電感還以電磁能方式保存有能量(因為電感如果再放電，電容的電壓顯然要高過電感，變成電容還要給電感充能了。
但那種現象是不可能的；因為Vin來了。如果Vin沒來，而電感能量繼續下降到0，不再輸出能量，此時因為二極管和開關的分布電容引起震蕩，但對于CCM來說震蕩時間不存在)這個瞬間過于太短暫，馬上轉到下一階段(圖3)。
MOS管開通時電感中不存在電流？僅有電流短路而不存在分布電感如何產生反向尖峰？
因為MOS管閉合瞬間(又一個0-到0+的瞬間)，因為二極管因正向導通，等效結電容上方聚集滿載流子，當外電場Vin接入時，因電荷異性相吸導致PN結電容變回中性，緊接著二極管PN結等效結電容電荷變成上正下負(下面多載流子)。
二極管除去正向因導通而注入的電荷，然后反向充電至阻斷狀態，這個時間就是trr反向恢復時間，在二極管恢復之前，它呈現短路行為。
因為短路Vd負向電流很大，相當于脈沖，如圖5紅色部分所示。
“短路”的最終結果
有的朋友可能看不懂圖4中的電路，下面就對這種電路進行一下講解。
因為“短路”的最終結果，Vcc的電壓跟二極管結電容電壓相等，對電感電容進行充電，那么電容、電感、二極管結電容跟Vcc結電容處吸取能量，類似于LC串聯諧振時候。
二極管結電容跟Vin除了要供應負載的電流能量，還要供應電感電容充電的能量。二極管結電容所示的能量如圖5藍色部分。
肖特基二極管由于結構上特殊，所以需要設計者們特別注意。肖特基二極管的結構為金屬半導體，完全可以理解為有正負極特性的電解電容，本文中的二極管就可以理解為電容。區別僅僅存在于運行機理上。肖特基二極管是電荷中和，PN結效應。而電容是電容效應，通過電容放電。至于說分布電感產生的反向尖峰，由于短路能量太大，可以忽略不計。
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