二极管是什么_升压PFC电感上为什么要加一个二极管?它的作用是什么?

为了提高电网的功率因数,减少干扰,大多数平板电视电源采用有源功率因数校正电路。虽然电路的具体形式各不相同,工作模式也不同(电流连续型、电流断续型、BCM临界型),但基本结构相同,均采用BOOST拓扑结构如下图所示,这是典型的升压开关电源。基本思想是将整流电路和大滤波电容分开。通过控制功率因数校正开关管的导通,输入电流可以跟踪输入电压的变化,获得理想的功率因数,降低电磁干扰,稳定开关电源中开关管的工作电压。下图中的

是一种广泛使用的升压开关电源拓扑,我相信大家对此并不陌生。在该电路中,当金属氧化物半导体开关q接通时,功率因数校正电感器l存储能量。当开关q断开时,电感器l感应出右正和左负电压,该电压通过升压二极管D1对大滤波电容器充电,以输出能量升压功率因数校正电感l并联到二极管D2

二极管是什么

对于这种二极管的功能,电力工程师们有一些不同的看法,概括如下:

陈述1:减小浪涌电压对电容器的影响限制了功率因数校正电感器L在启动时由于浪涌电流而产生巨大的自感应电势,从而导致电路故障每次打开电源开关,交流正弦波的任何瞬时值都可以施加到电感上。如果电源开关在接近正弦波最大值的峰值点的时刻被接通,那么突然的电压被施加到电感器,这将导致电感器l产生大的自感电势,该电势是所施加电压的两倍以上,并且形成较大的电流以对后面的电容器充电。如果它很轻,它将导致输入电路的保险丝熔断,如果它很重,它将导致滤波电容器和斩波器开关q击穿在设置保护二极管D2之后,在电源接通的时刻,D2被接通并被充电到c,使得流过PFC电感器l的电流大大减小,产生的自感应电势小得多,并且对滤波电容器和开关管的损坏以及保险丝的熔断可能小得多。

声明2:降低浪涌电压对升压二极管的影响,升压二极管分流部分PFC电感和升压二极管支路电流,从而保护升压二极管

错误分析上述观点都提到了二极管D2的保护作用。有一定的原因,但是上面的一些解释是有问题的。

众所周知,功率因数校正电路后面的大储能滤波电容C和功率因数校正电感L是串联的。因为电感器L上的电流不能突然改变,所以PFC电感器本身限制了大滤波电容器C的涌入电流,这不会导致第一点中提到的“当电源开关接通时电感器L1上产生大的自感电势时,电容器充电”,因为自感电势的方向也是负向左正的右边,这是令人困惑的。并联

保护并联二极管D2后,对滤波电容的影响反而更大,不受电感限制,不会减小。实践也证明,在二极管D2被移除后,电容器C上的浪涌冲击反而被减少。第二个观点是保护升压管D1,这是合理的,因为D1是一个快速恢复二极管,承受浪涌电流的能力很弱。降低反向恢复电流和提高浪涌电压承载能力是相互制约的,而D1使用的普通整流二极管耐受浪涌电流的能力很强,如额定电流3A为1N5407,浪涌电流可达200安。然而,由于升压二极管D1具有串联PFC电感器l的限流功能,所以作者认为保护二极管D2的主要功能不仅是保护升压二极管D1一些数据还显示,并联二极管D2用于降低启动期间的浪涌电压。这一总体陈述是正确的。然而,我认为保护二极管D2的表面减少了浪涌对功率因数校正电感和升压二极管的影响,但实际上它也在保护功率因数校正开关管方面起着重要作用。

启动时,滤波电容的电压尚未建立。由于流过功率因数校正电感的电流相对较大,可以给大电容充电,因此正弦波的最大值可能出现在电源开关接通的时刻。在对电容器充电的过程中,PFC电感器l可能是磁饱和的。如果功率因数校正电路在此时工作,那就麻烦了,流过功率因数校正开关管的电流将失去其极限,并烧坏开关管为了防止悲剧的发生,一种方法是控制功率因数校正电路的工作顺序,即在大电容充电完成后启动功率因数校正电路;另一种相对简单的方法是将旁路二极管并联到功率因数校正线圈和升压二极管,以提供另一个支路,用于在启动时对大电容器充电,从而防止由流过功率因数校正线圈的大电流引起的饱和,避免在功率因数校正电路工作时开关管的过电流,并保护开关管。同时,保护二极管D2还分流了升压二极管D1上的电流,并保护升压二极管此外,D2的加入加速了大电容的充电过程,大电容上的电压及时建立,也使得功率因数校正电路的电压反馈回路能够及时工作,减少了启动时功率因数校正开关管的导通时间,使功率因数校正电路能够尽快正常工作

综上所述,上述电路中的二极管D2用于在启动时或负载短路、功率因数校正输出电压低于输入电压的异常情况下,为电容提供充电路径,从而防止功率因数校正电感磁饱和对功率因数校正管的危险,减轻功率因数校正电感和升压二极管的负担,起到保护作用。二极管的功能仍然可以说是减少浪涌电压的影响,但它主要是减少浪涌电压对开关管的威胁,它还具有对升压二极管的分流保护,而不是保护滤波电容。启动并正常工作后,由于D2右侧是B+PFC的输出电压,电压高于左侧,D2处于反向偏置截止状态,对电路的运行没有影响。D2可以选择一个普通的大电流整流二极管,可以承受大浪涌电流。

在某些电源中,功率因数校正后的电容不大,有些没有连接保护二极管D2。然而,如果在功率因数校正之后使用大容量滤波电容器,则该二极管不能被减小,这对电路的安全具有重要意义。

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