功率因数校正（PFC，Power Factor Correction）电路广泛应用于开关电源、工业驱动、服务器电源和家用电器中，以提高功率因数、减少电网谐波污染。在PFC电路中，二极管的选择至关重要，因为其反向恢复特性直接影响开关损耗、效率和EMI（电磁干扰）。相比普通整流二极管，MDD快恢复二极管（FRD）因其更短的反向恢复时间（trr）和更低的反向恢复电流（Irr），成为降低PFC电路开关损耗的关键组件。

1.PFC电路中快恢复二极管的作用

PFC电路主要有被动式PFC（无源PFC）和主动式PFC（有源PFC）两类，其中主动式PFC又分为临界导通模式（CrCM）和连续导通模式（CCM）。在这些拓扑中，二极管通常用于以下两个关键部分：
✅升压（Boost）PFC二极管整流：二极管用于Boost电路的续流路径，在功率MOSFET关断时导通，将能量输送到负载。
✅辅助电路的续流二极管：在临界模式PFC中，二极管参与共振恢复过程，影响效率和EMI特性。
如果使用普通整流二极管，如1N4007，由于其较长的反向恢复时间（trr>2μs），会产生较大的反向恢复电流（Irr），导致功率MOSFET承受高的反向尖峰电流和电压，增加开关损耗。快恢复二极管（FRD）通过减少trr（一般小于100ns），有效降低此类损耗，提高PFC效率。
2.快恢复二极管如何降低开关损耗？
(1)反向恢复时间（trr）对开关损耗的影响
快恢复二极管的反向恢复时间（trr）越短，PFC电路的开关损耗就越小。当MOSFET关断时，二极管的反向恢复电流（Irr）会导致MOSFET承受较大的dv/dt和di/dt，形成尖峰电流和电压振荡。较短的trr可以显著减少这些损耗，提高开关频率和转换效率。
例如：
普通整流二极管（如1N5408,trr≈2μs）造成较大开关损耗，不适合高频PFC。
标准快恢复二极管（如UF4007,trr≈75ns）能减少损耗，但在高功率应用中仍有改善空间。
超快恢复二极管（如MUR860,trr≈50ns）进一步降低损耗，提高PFC效率。
(2)反向恢复电流（Irr）对MOSFET的影响
二极管的反向恢复电流（Irr）越大，MOSFET在关断瞬间的应力越大，会导致：
🔹MOSFET损耗增加：高Irr使MOSFET承受更高的dv/dt，应力增加。
🔹EMI增强：大的反向恢复电流容易产生电磁干扰，影响系统稳定性。
🔹温升加剧：更高的损耗导致二极管自身和MOSFET温升增加，影响散热设计。
快恢复二极管通过优化材料和结构（如PIN结构、场截止技术），降低Irr，减少PFC电路的开关噪声和功率损耗。
(3)适用于PFC电路的快恢复二极管推荐
不同功率等级的PFC电路对二极管的要求不同，常见型号如下：


3.如何优化快恢复二极管的应用以提高PFC效率？
(1)选择适当的二极管封装
快恢复二极管在PFC电路中会承受较高的电流，因此封装对散热和可靠性至关重要。例如：
TO-220和TO-247封装适用于大功率PFC，可加散热片增强散热。
SMA/SMB适用于小功率PFC，体积小但散热有限。
(2)结合有源PFC与同步整流
在高功率应用（>300W）中，可使用同步整流MOSFET代替快恢复二极管，进一步减少导通损耗和反向恢复损耗。
(3)使用吸收电路降低EMI
快恢复二极管虽然能减少反向恢复损耗，但仍可能产生一定的高频尖峰。可以并联RC吸收电路（Snubber Circuit）降低dv/dt和EMI，提升系统稳定性。
最后，MDD快恢复二极管在PFC电路中的作用至关重要，它能够减少反向恢复损耗，提高开关效率，降低EMI干扰。为了实现最优设计，工程师需根据PFC拓扑、功率等级和开关频率选择合适的快恢复二极管，并结合散热优化、同步整流和吸收电路，进一步提升PFC电路的能效和可靠性。