想問天BOOST升壓二極管作用

時間：2021-09-06 15:22:08

關鍵字：二極管升壓 ST

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[導讀]?巧學模電數(shù)電單片機|微信紅包?為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù)并且減少干擾，平板電視的大多數(shù)電源都采用了有源PFC電路，盡管電路的具體形式不盡相同，工作模式也不一樣，但基本的結構大同小異，都是采用BOOST升壓拓撲結構。如下圖所示，這是一典型的升壓開關電源，基本的思想就是把整流電路和大濾...

?巧學模電數(shù)電單片機 | 微信紅包?為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù)并且減少干擾，平板電視的大多數(shù)電源都采用了有源PFC電路，盡管電路的具體形式不盡相同，工作模式也不一樣，但基本的結構大同小異，都是采用BOOST 升壓拓撲結構。

如下圖所示，這是一典型的升壓開關電源，基本的思想就是把整流電路和大濾波電容進行分割，通過控制PFC開-關管的導通使輸入電流能跟蹤輸入電壓的變化，獲得理想的功率因數(shù)，減少電磁干擾EMI和穩(wěn)定開關電源中開關管的工作電壓。

在這個電路中，PFC電感L在MOS開關管Q導通時儲存能量，在開關管截止時，電感L上感應出右正左負的電壓，將導通時儲存的能量通過升壓二極管D1對大的濾波電容充電，輸出能量。

Boost升壓PFC電感L上都并連著一個二極管D2。

觀點眾說紛紜

關于這個二極管的作用，在電源工程師中有一些不同的看法，摘錄如下：

說法一：

減少浪涌電壓對電容的沖擊在開機瞬間限制PFC電感L因浪涌電流產(chǎn)生巨大的自感電勢，從而造成電路故障。

如果在電源開關接通的瞬間是在正弦波的最大值峰點附近，那么給電感所加的是一個突變的電壓，會引起電感L上產(chǎn)生極大的自感電勢，該電勢是所加電壓的兩倍以上，并形成較大的電流對后面的電容充電，輕則引起輸入電路的保險絲熔斷，重則引起濾波電容及斬波開關管Q擊穿。

設置保護二極管D2后在接通電源的瞬間，由D2導通并對C充電，使流過PFC電感L的電流大大減小，產(chǎn)生的自感電勢也要小得多，對濾波電容和開關管的危害及保險絲的熔斷可能要小得多。

說法二：

減少浪涌電壓對升壓二極管的沖擊該二極管分流一部分PFC電感和升壓二極管支路的電流，因而能對升壓二極管起保護作用。

誤區(qū)解析

以上的觀點都提到了該二極管D2的保護作用，都有一定的道理，但上述的有些解釋有值得商榷的地方。

大家知道：PFC電路后面大的儲能濾波電容C和PFC電感L是串聯(lián)的，由于電感L上的電流不能突變，PFC電感本身對大的濾波電容C的浪涌電流起限制作用，不會出現(xiàn)觀點一提到的電源開關接通的瞬間電感L1上產(chǎn)生極大的自感電勢時電容的充電的情況，因為自感電勢的方向也是左正右負，此觀點令人費解。

并聯(lián)保護分流二極管D2以后，這一路由于沒有電感的限制作用，對濾波電容的沖擊反而會更大，不會減小。

實踐也證明，去掉二極管D2后，電容C上的浪涌沖擊反而減小。

觀點二的說法是有一定的道理，因為D1是快速恢復二極管，承受浪涌電流的能力較弱，減小反向恢復電流和提高浪涌電壓承載力是相互牽制的，而D1所采用的普通整流二極管承受浪涌電流的能力很強，如1N5407的額定電流3A，浪涌電流可達200A。

不過由于升壓二極管D1有串接的PFC電感L的限流作用，筆者認為保護二極管D2的最主要作用還不僅僅是保護升壓管D1。

一些資料也有說明并聯(lián)二極管D2是減少開機過程的浪涌電壓，這個總體的說法沒錯，但我認為該保護二極管D2表面降低的是對PFC電感和升壓二極管的浪涌沖擊，但實際上還有一個重要的作用：保護PFC開關管。

在開機的瞬間，濾波電容的電壓尚未建立，由于要對大電容充電，通過PFC電感的電流相對比較大，有可能在電源開關接通的瞬間是在正弦波的最大值。

在對電容充電的過程中，PFC電感L有可能會出現(xiàn)磁飽和的情況，如果此時PFC電路工作，就麻煩了，流過PFC開關管的電流就會失去限制，燒壞開關管。

為防止悲劇發(fā)生，一種方法：是對PFC電路的工作時序加以控制，即當對大電容的充電完成以后，再啟動PFC電路。

另一種比較簡單的辦法：就是并在PFC線圈和升壓二極管上一個旁路二極管，啟動瞬間給大電容的充電提供另一個支路。

防止大電流流過PFC線圈造成飽和，避免PFC電路工作瞬間造成開關管過流，保護開關管，同時該保護二極管D2也分流了升壓二極管D1上的電流，保護了升壓二極管。

另外，D2的加入使得對大電容充電過程加快，其上的電壓及時建立，也能使PFC電路的電壓反饋環(huán)路及時工作，減小開機時PFC開關管的導通時間，使PFC電路盡快正常工作。

綜述