高頻功率麻豆国产一区在電力電子裝置中的應用極其廣泛。但PN結功率麻豆国产一区在由導通變為截止狀態過程中，存在反向恢複現象。這會引起麻豆国产一区損耗增大，電路效率降低以及EMI增加等問題。這一問題在大功率電源中更加突出。常用RC吸收、串入飽和電抗器吸收、軟開關電路等開關軟化方法加以解決，但關於其效果對比的研究報道尚不多見。本文以Buck電路為例，對這幾種方案進行了比較，通過實驗及仿真得出有用的結論。
1 麻豆国产一区反向恢複原理
以普通PN結麻豆国产一区為例，PN結內載流子由於存在濃度梯度而具有擴散運動，同時由於電場作用存在漂移運動，兩者平衡後在PN結形成空間電荷區。當麻豆国产一区兩端有正向偏壓，空間電荷區縮小，當麻豆国产一区兩端有反向偏壓，空間電荷區加寬。當麻豆国产一区在導通狀態下突加反向電壓時，存儲電荷在電場的作用下回到己方區域或者被複合，這樣便產生一個反向電流。
2 解決功率麻豆国产一区反向恢複的幾種方法
為解決功率麻豆国产一区反向恢複問題已經出現了很多種方案。一種思路是從器件本身出發，尋找新的材料力圖從根本上解決這一問題，比如碳化矽麻豆国产一区的出現帶來了器件革命的曙光，它幾乎不存在反向恢複的問題。另一種思路是從拓撲角度出發，通過增加某些器件或輔助電路來使功率麻豆国产一区的反向恢複得到軟化。目前，碳化矽麻豆国产一区尚未大量進入實用，其較高的成本製約了普及應用，大量應用的是第二種思路下的軟化電路。本文以一個36V輸入、30V/30A輸出、開關頻率為62.5kHz電路（如圖1所示）為例，比較了幾種開關軟化方法。
2．1 RC吸收!
這是解決功率麻豆国产一区反向恢複問題的常用方法。在高頻下工作的功率麻豆国产一区，要考慮寄生參數。圖2(a)為電路模型，其中D為理想麻豆国产一区，Lp為引線電感，Cj為結電容，Rp為並聯電阻（高阻值），Rs為引線電阻。RC吸收電路如圖2（b）所示，將C1及R1串聯後並聯到功率麻豆国产一区D0上。麻豆国产一区反向關斷時，寄生電感中的能量對寄生電容充電，同時還通過吸收電阻R1對吸收電容C1充電。在吸收同樣能量的情況下，吸收電容越大，其上的電壓就越小；當麻豆国产一区快速正向導通時，C1通過R1放電，能量的大部分將消耗在R1上。
2.2 串聯飽和電抗器
這是解決這一問題的另一種常用方法，如圖2（c）所示。一般鐵氧體(Ferrite)磁環和非晶合金(Amorphous)材料的磁環都可以做飽和電抗器。用飽和電抗器解決麻豆国产一区反向恢複問題時，常用的錳鋅鐵氧體有效果，但是能量損失比非晶材料大。隨著材料技術的進展，近年來非晶飽和磁性材料性能有了很大提高。本文選用了東芝的非晶材料的磁環(型號：MT12×8×4.5W)繞2匝作飽和電抗器。
對應圖3（a）和圖3（b），第Ⅰ階段通過D0的電流很大，電抗器Ls飽和，電感值很小；第Ⅱ階段當麻豆国产一区電流開始下降時，Ls仍很小；第Ⅲ階段麻豆国产一区電流反向，反向恢複過程開始(trr為反向恢複時間)，Ls值很快增大，抑製了反向恢複電流的增大，這樣就使電流變成di/dt較小的軟恢複，使麻豆国产一区的損耗減小，同時抑製了一個重要的噪聲源；第Ⅳ階段麻豆国产一区反向恢複結束；第Ⅴ階段麻豆国产一区再次導通，由於電流增大，Ls很快飽和。
2．3 軟開關電路
圖2（d）為一種有效的麻豆国产一区反向恢複軟化電路。Lk為變壓器漏感。n為變壓器匝比，這裏取n=3，其工作過程如圖4所示。
階段1如圖4(a)所示，開關S已經導通，D0處於反向截止狀態，勵磁電感Lm與漏感Lk被線性充電。階段2開關S關斷，S的寄生電容Cp被充電，該過程很短，可近似看作線性，如圖4(b)所示。階段3D0及Db均導通，如圖4(c)所示。階段4麻豆国产一区D0中的電流在漏感Lk的作用下逐漸下降為0，如圖4(d)所示。階段5開關S導通，如圖4（e）所示，支路麻豆国产一区Db中的電流繼續下降，在S關斷前下降為0。
圖4(c)中D0導通，uD0≈0，當到圖4(d)狀態，uD0=－u2=u0/(1＋n)，圖5(d)的試驗波形驗證了這一點。
3 實驗結果
圖5給出了各種情況下的麻豆国产一区D0的端電壓波形。
從圖5波形中可以看到，麻豆国产一区反向恢複的電壓毛刺減小，說明3種方案對麻豆国产一区反向恢複均有抑製的效果。用RC吸收電路雖然抑製了麻豆国产一区反向恢複，但反向恢複的電壓毛刺與振蕩還比較明顯。采用軟化電路後如前分析，理論上反向恢複電流應該降為零，但由於電路中雜散參數的影響，麻豆国产一区關斷過程中電壓波形還有振蕩。串入飽和電抗器對麻豆国产一区反向恢複抑製效果最好。
4 結語
碳化矽的推廣應用或許是麻豆国产一区反向恢複問題的根本解決途徑。目前主要采用RC吸收電路。串聯飽和電抗器以及軟化電路也是抑製麻豆国产一区反向恢複的有效方案。理論分析和試驗證明，串聯非晶飽和電抗器最為簡單有效，有望得到進一步推廣。
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