Boost電源中二極管的作用和選擇簡(jiǎn)析

今天就來(lái)分析它的幫手-二極管的作用和選擇?；仡櫹律掀贐oost的拓?fù)洹?/p>

分析二極管在其中的作用，首先分析在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)電流的路徑。如上圖所示，開(kāi)關(guān)管關(guān)閉，電感儲(chǔ)存能量給C2和負(fù)載提供能量，電流路徑如紅色箭頭方向，此時(shí)二極管D1導(dǎo)通。

開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，電感儲(chǔ)存能量，后級(jí)的電容大池塘流出來(lái)的電流有兩條路徑，一條給負(fù)載，另外一條向D1方向流，這時(shí)二極管的單向?qū)ㄐ跃桶l(fā)揮其作用了，不允許電流經(jīng)過(guò)，那么電容的放電路徑只能是流向負(fù)載。

那如果去掉二極管D1后，又會(huì)發(fā)生什么情況呢？

二極管D1去除后，電容C2的放電路徑會(huì)增加一條，此時(shí)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，我們都知道開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通的狀態(tài)下還是會(huì)存在一個(gè)很小的電阻，這個(gè)時(shí)候增加一條放電路徑，C2的能量就會(huì)有所損失，造成了Boost升壓的效率降低。

所以在Boost升壓電路中開(kāi)關(guān)管附近的二極管作用是隔離，為了降低開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通而產(chǎn)生的損耗。

那么問(wèn)題來(lái)了，在Boost升壓電路中必須要存在此二極管，那它的選擇要滿足什么樣的條件呢？是不是任意的二極管就可以呢？

在LTspice中調(diào)用Boost升壓庫(kù)文件來(lái)仿真看看流過(guò)二極管的電流以及他的電壓究竟長(zhǎng)的怎樣。

利用仿真軟件中工具探頭來(lái)看開(kāi)關(guān)管和二極管處的電壓和電流。

開(kāi)關(guān)管處電壓波形：綠色波形

二極管處電流波形：紅色波形

仿真波形可以發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)二極管的電流為0A，開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感在放電，流過(guò)二極管的電流在線性減小。在這個(gè)過(guò)程中流過(guò)二極管的電流是一個(gè)變化的，存在峰值電流和平均電流，這時(shí)就需要考慮二極管的過(guò)流能力。

開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，流過(guò)二極管的電流約大于負(fù)載電流，假設(shè)流過(guò)二極管的平均電流Id，導(dǎo)通壓降Vd，那么二極管的平均功率Pd=Id*Vd，

那么對(duì)于功率轉(zhuǎn)換來(lái)分析，Po=Pl+Pd(Pl表示負(fù)載功率)

為了提高輸出效率，減小功率損耗，選擇二極管時(shí)盡量選擇導(dǎo)通壓降小的管子，讓電感儲(chǔ)存的能量盡可能多的提供給負(fù)載。

為了更進(jìn)一步的來(lái)看二極管電流的變化，仿真中單獨(dú)將流過(guò)二極管的電流波形提取出來(lái)，圖中發(fā)現(xiàn)二極管的電流有一個(gè)向下的尖峰，這個(gè)尖峰又是什么原因造成呢？這個(gè)尖峰又會(huì)造成怎樣的影響呢？

究其原因，開(kāi)關(guān)管不斷的以開(kāi)關(guān)頻率在進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，在這個(gè)過(guò)程中二極管也不斷的在重復(fù)導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，這個(gè)速度是極其快的，它的導(dǎo)通和截止理想情況需與開(kāi)關(guān)頻率同步，這樣就能讓電流完美的進(jìn)行切換。但實(shí)際上理想的二極管并不存在，所以在實(shí)際應(yīng)用中一般選擇導(dǎo)通截止開(kāi)關(guān)速度快的肖特基二極管。在這種情況下二極管還是會(huì)存在一個(gè)反向恢復(fù)時(shí)間，這樣就會(huì)在存在一個(gè)尖峰。

實(shí)際應(yīng)用中的二極管，在電壓突然反向時(shí)，二極管電流并不是很快減小到0，而是會(huì)有比較大的反向電流存在，這個(gè)反向電流降低到最大值的0.1倍所需的時(shí)間，就是反向恢復(fù)時(shí)間。在這個(gè)反向恢復(fù)時(shí)間里，二極管可以通過(guò)較大的反向電流，所以在波形圖中就出現(xiàn)一個(gè)較大的反向電流尖峰。

有了這個(gè)尖峰的存在，原理如沒(méi)有二極管一樣，會(huì)增加損耗。