二极管反向恢复造成电流尖峰原因分析

拿一份连续导通BUCK电路来说事吧波形图1图1：图2：图3：图4:：波形图1-1为PWM波形波形图1-3电感电流波形。工作于CCM模式。乙：图1：二极管续流的等效电路是这样的吗？甲：对于图1说明：MOSFET断开，产生续流通路，PN结电荷发生变化，如将其看成一个等效电容，则为上负下正的一个部件。最终电感电流释放到谷点，谷点末期（0-至0+时刻）电容替代电感为负载提供能量，此时电感还以电磁能方式保存有能量（因为电感如果再放电的话，电容的电压显然要高过电感，变成电容还要给电感充能了。但那种现象是不可能的；因为Vin来了。如果Vin没来，而电感能量继续下降到0，不再输出能量，此时因为二极管和开关的分布电容引起震荡，但对于CCM来说，震荡时间不存在）这个瞬间太短暂了，马上转到下一阶段（图2）。乙：图2：MOS管开通的时候电感中没电流？甲：因为MOS管闭合瞬间（又一个0-到0+的瞬间），因为二极管因正向导通，等效结电容上方聚集满载流子，当外电场Vin接入时，因电荷异性相吸导致PN结电容变回中性，紧接着二极管PN结等效结电容电荷变成上正下负（下面多载流子）。二极管除去正向因导通而注入的电荷，然后反向充电至阻断状态，这个时间就是trr反向恢复时间，在二极管恢复之前，它呈现短路行为。因为短路Vd负向电流很大，相当于脉冲，如图4红色部分所示。乙：图3：没看明白什么意思。甲：因为“短路”的最终结果，Vcc的电压跟二极管结电容电压相等，对电感电容进行充电，那么电容电感都二极管结电容跟Vcc结电容处吸取能量，类似于LC串联谐振时候。二极管结电容跟Vin除了要供应负载的电流能量，还要供应电感电容充电的能量。二极管结电容所示的能量如图4蓝色部分。需要指出一点，对于肖特基二极管是个例外。因为金属-半导体结。相当于有正负极性的电解电容，而上文提到的二极管，可以想想成此片电容。只是作用机理不太一样。一个是PN结效应，一个是电容效应。前者是电荷中和，后者是电容放电。至于说分布电感产生的反向尖峰，这个可以忽略不计的，短路能量太大了。图4蓝色部分应该对应图2。二极管反向恢复过程：PN结内载流子由于存在浓度梯度而具有扩散运动，同时由于电场作用存在漂移运动，两者平衡后在PN结形成空间电荷区。当二极管两端有正向偏压，空间电荷区缩小，当二极管两端有反向偏压，空间电荷区加宽。当二极管在导通状态下突加反向电压时，存储电荷在电场的作用下回到己方区域或者被复合，这样便产生一个反向电流，并使等效模型的电容感应出上正下负的电荷。对于图3，老师您同意存在二极管与Vin共同向电感充电可能吗？