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2019.03.22 AC/DC

主要零件的選型:輸出整流二極體 D4

非隔離型降壓轉換器的設計案例

本文將介紹輸出整流二極體的選型。

輸出整流二極體 D4

輸出整流二極體也稱為“Catch Diode ”或“Freewheeling Diode”。另外,在同步整流型二極體中,這種二極體被替換為電晶體,就是被稱為“低側開關”等的部分。

如右側電路圖所示,輸出二極體D4由輸出端連接至GND。當高側MOSFET關斷時,電感中積蓄的能量經由D4輸出。

A4_8_ckt

輸出二極體的常數計算

輸出整流二極體利用開關頻率來導通/關斷,所以使用可高速開關的快速恢復二極體。需要探討的是耐壓和損耗。

外加於輸出二極體的反向電壓考慮到餘量為:

  Vdr = VIN (max)÷0.7 = 372V÷0.7 = 531V → 600V

二極體的損耗估算如下:

  Pd = VF×Iout = 1V×0.2A = 0.2W

二極體使用RFN1L6S(電路圖中有指定)。

下面是快速恢復二極體 RFN1L6S的規格值表和VF-IF特性。此次有電路示例,所以沒有必要進行實際的二極體選型,不過機會難得,就當通過搜索或其他什麼手法選中了RFN1L6S作為600V耐壓、0.2A以上的二極體來探討吧。

A4_8_rfn1l6s
A4_8_vf-if

在耐壓方面,VR、VRM都是最大額定600V,與計算出的值一致。IO為0.8A,在能力方面對於實際的Iout 0.2A來說具有相當大餘量,不過考慮到額定功率,是可以具備這個程度的餘量的。另外,不一定有完全符合設計規格的變化。或者說,可能“正好”的情況很少。不管怎樣,需要在近似且有餘量的情況下適當妥協。

還有,之所以記載了VFーIF特性,是因為通過計算VF為1V,可規格中規定最大1.45V、Typ 1.15V,是為了向有“按1V計算可以嗎?”疑問的人解釋。IF=0.8A是VF的條件。實際使用時的IF為0.2A,所以從曲線圖中可以看出,求0.2A時的VF時,在最惡劣的溫度條件下也在1V以下。也就是說,這個計算是使用與實際條件接近的數值進行的。

至於餘量保持多大為好,這取決於經驗。餘量過大會造成過度設計,導致成本和尺寸增加,事實上恰當的判斷是很難的。最終還是需要積累經驗。

雖然說經驗很重要,不過在實際使用的條件下確認損耗和結溫是必須環節。

重點:

・通常輸出整流二極體使用高速開關型二極體。本文使用的是快速恢復二極體。

・輸出整流二極體基本上是通過確認耐壓和損耗來選型的。

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