随着电子设备向小型化、高效率、高功率密度发展,高频开关电源(SMPS)、功率因数校正(PFC)、DC-DC转换器等高频应用日益广泛。然而,高频运行带来的电磁干扰(EMI)和开关损耗成为主要挑战,而MDD整流管的选型和优化设计是关键因素之一。


1.高频应用对整流管的挑战

在高频电路中,整流管主要面临两大问题:
①开关损耗(Switching Loss)
由于整流管在导通和关断瞬间发生电流变化,尤其是在高频工作状态下(>100kHz),**反向恢复电荷(Qrr)和反向恢复时间(trr)**会导致功率损耗,并影响整体转换效率。
②电磁干扰(EMI)
由于反向恢复过程中产生的电流尖峰和振铃现象,会形成高频噪声,从而增加EMI问题,影响系统的稳定性。
不同整流管的特性对比:

2.如何降低开关损耗?
2.1选择低trr和低Qrr的整流管
高频应用(>100kHz)推荐使用超快恢复二极管(FRD)或碳化硅(SiC)二极管,它们的反向恢复时间短,有助于降低开关损耗。
例如,在PFC电路中,SiC二极管比FRD能减少40%~50%的开关损耗,提高整体能效。
2.2优化整流管的工作条件
适当降低工作电流,减少导通损耗。
选择合适的耐压等级,避免因过高的反向电压增加损耗。
2.3使用软恢复整流管(Soft Recovery Diode)
软恢复二极管在反向恢复过程中不会产生高di/dt的尖峰电流,可减少振铃和损耗,适用于高频应用。
3.如何降低EMI?
3.1选择低Qrr的整流管,减少噪声源
反向恢复电荷(Qrr)较大的二极管在关断时会产生尖峰电流和电压振铃,导致高频EMI。
SiC二极管的Qrr接近零,因此可显著减少EMI问题。
3.2加装RC缓冲电路或RCD吸收电路
在二极管并联RC缓冲器,可吸收高频振荡能量,降低高频噪声。
例如,典型的RCD吸收电路用于降压转换器和反激式开关电源,可缓解二极管的di/dt影响。
3.3优化PCB布局,减少寄生参数
缩短二极管到电感、电容的走线,减少寄生电感。
增加回路面积,降低EMI辐射,特别是在高频应用中采用四层板设计,提升接地屏蔽效果。
4.高频应用整流管选型指南
根据不同应用场景,推荐合适的高效率整流管:

在高频应用中,合理选择MDD整流管可有效降低EMI和开关损耗,提高系统稳定性:
🔸高频DC-DC转换器选用肖特基二极管,降低导通损耗。
🔸高频PFC、逆变器等高压应用选用SiC二极管,减少反向恢复损耗和EMI干扰。
🔸适当增加RC缓冲电路和优化PCB布局,可进一步抑制高频噪声,提高电源效率。
通过优化整流管选型和电路设计,可在高频环境下实现更低损耗、更低EMI和更高能效的电源系统。