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菜鳥工程師手則：功率二極管學習要點分享

發布時間：2015-04-10 責任編輯：sherry

【導讀】作(zuo)為(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)要(yao)了(le)解(jie)功(gong)率(lv)二(er)極(ji)管(guan)這(zhe)個(ge)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)所(suo)有(you)方(fang)麵(mian)是(shi)很(hen)必(bi)須(xu)的(de)，特(te)別(bie)是(shi)作(zuo)為(wei)菜(cai)鳥(niao)級(ji)別(bie)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)。本(ben)文(wen)就(jiu)將(jiang)依(yi)次(ci)介(jie)紹(shao)了(le)功(gong)率(lv)二(er)極(ji)管(guan)的(de)基(ji)礎(chu)，二(er)極(ji)管(guan)的(de)發(fa)熱(re)和(he)溫度計算，功率二極管功耗的全計算過程。

功率二極管基礎

二極管電流公式：

二極管電流公式

注意的參數：

Forward-bias（正向偏置恢複時間）

Forward-bias

影響條件:

正向電流（電流越大反向時間越長）

反向電壓（電壓越小反向時間越長）

電流變化速度，速度越快減小恢複時間卻會加長存儲時間

結溫越高同時增加恢複時間和存儲時間

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reverse-bias（反向偏置）

reverse-bias（

影響條件:

正向電流（電流越大正向電壓越大）

電流脈衝上升時間（脈衝越陡正向電壓越大）

溫度影響不大

綜合整個過程

計算結溫過程（對於脈衝電流的計算方法）

計算結溫過程

計算結溫過程

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精確計算二極管發熱和溫度

博主注：這些計算都是有適用條件的（大電流的功率二極管一定要算，一般的二極管就不用算了），所以還沒有深入淺出的搞清楚計算的界限。

擬合用的是Mathcad。

計算二級管的散熱情況

在設計功率電源的時候，二級管一般損耗比較大，而且為了能夠更加精確的去分析，我們來看一下一般的計算過程。

Losses due to forward voltagedrop（正向功耗）

P.f=V.f*I.o

V.f：正向導通電壓

I.o：輸出電流

Losses due to diode leakage current(反向功耗)

P.r=V.r*I.r

V.r：反向電壓

I.r：反向電流

我們假設電路為：

然後把參數羅列出來計算

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然後可以計算出來：

我們可以得到什麼結論呢：二級管燒掉了。這種邏輯在於，結溫直接從85度環境溫度上升到半導體的極限150攝氏度。

這裏我們假設二級管直接按照最大的熱阻和最大功耗，這是有問題和值得思量的，現在我們換種思路：

我們可以發現，二級管其實並不會壞。問題就集中在於二級管的模型沒有建立好。

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jianlimoxinghenzhongyao，ruguoanzhaodangezuidazhilaifenxi，womenmianlindewentishibatadefanweifangdehenda，duiyubijiaolinjiedewentilaishuo，jibenbakeyiyongdeyuanqijianpaichizaiwaile。

因此我們需要仔細建立模型，正向電壓的過程如下：

藍色為從圖中抓取的數據，紅色為我們知道的PN結模型，下麵一個紅色的為曲線擬合過程：

曲線擬合過程

曲線擬合過程

結果如下：

　

曲線擬合過程

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反向電流也是同樣地：

曲線擬合過程

這些做完以後我們可以很精確的知道，溫度，電壓這些對於管子的實際影響了。

功率二極管的功耗計算

前麵關於功率二極管，基礎，熱阻，正向壓降都已經涉及到了。在這裏需要補充全計算過程：

功率二極管的功耗計算

功率二極管的功耗計算

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正向壓降功耗：

算法1：

P.f=V.f*I.o

V.f：正向導通電壓

I.o：輸出電流

算法1：

算法2：

Vf=Vo+If*Rs

Pf=Vo*If+Rs*If^2

算法2：

反向電流功耗：

這個值不太好估計，因為Vr也在變化，因此我建議以實測為主：

反向電流功耗

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實測：

反向電流功耗

然後可測得電壓下降波形進行計算。

漏電流功耗：

P.r=V.r*I.r V.r：反向電壓 I.r：反向電流

漏電流功耗：

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