Buck和Boost电路中的二极管应该怎么选?
Buck与Boost中的二极管承受不同的电压、电流和换相波形。需要从拓扑工作状态计算应力,再比较VF、Trr、漏电、结电容和热路径。
· 电源与驱动电路
拓扑决定二极管什么时候导通、什么时候承压
在非同步Buck中,主开关关断时二极管承担电感续流;在非同步Boost中,开关关断时二极管把电感能量传递到输出端。两种拓扑的导通占空、反向电压和峰值电流不同,因此不能只按输出功率复制同一套二极管选型。
第一步应根据输入范围、输出电压、电感纹波、开关频率和最大负载计算最坏情况下的正向电流与反向电压,再预留合理瞬态裕量。
低压大电流更敏感于VF,高频换相更敏感于恢复
当输出电压较低而电流较大时,二极管VF形成的导通损耗可能占据明显效率预算,肖特基器件因此经常进入候选。随着电压或频率提高,反向耐压、漏电、结电容以及恢复损耗的重要性上升,恢复型器件也可能更合适。
对于硬开关拓扑,二极管反向恢复还会增加主开关的瞬态电流和开关损耗,并可能激发节点振铃。应结合实际di/dt、结温和寄生参数评估,而不是单独比较一个典型Trr。
用实际波形验证损耗和温升
工程样机应测量开关节点电压、电感电流、二极管电流和器件温升,确认稳态与动态应力都处于设计边界内。对于高密度电源,还要检查PCB铜面积、热过孔或顶部散热结构是否能够把损耗及时导出。
如果同步整流替代了主功率二极管,启动、死区、轻载或异常工况中体二极管仍可能参与换相,因此二极管相关动态行为并没有完全消失。
工程问答
- 低压Buck是不是优先选择肖特基二极管?
- 肖特基常因低VF进入候选,但还需同时检查反向耐压、漏电、结温、结电容和实际开关波形,不能仅凭低VF决定。
- Boost二极管为什么不能只按输出电流选?
- 因为它同时承受开关换相、脉冲电流与反向电压,应力由输入输出关系、电感纹波、占空比和瞬态共同决定。
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