随州电力变压器效应于二极管的作用是什么？随州电力变压器缓冲电路该如何设计？

　　什么是二极管的随州电力变压器效应？

　　二极管具有随州电力变压器效应。它的随州电力变压器包括势垒随州电力变压器CB和扩散随州电力变压器CD。

　　PN结内缺少导电的载流子，其电导率很低，相当于介质；而PN结两侧的P区、N区的电导率高，相当于金属导体。从这一结构来看，PN结等效于一个随州电力变压器器。

　　事实上，当PN结两端加正向电压时，PN结变窄，结中空间电荷量减少，相当于随州电力变压器“放电”，当PN结两端加反向电压时，PN结变宽，结中空间电荷量增多，相当于随州电力变压器“充电”。这种现象可以用一个随州电力变压器来模拟，称为势垒随州电力变压器。势垒随州电力变压器与普通随州电力变压器不同之处，在于它的随州电力变压器量并非常数，而是与外加电压有关。当外加反向电压增大时，势垒随州电力变压器减小；反向电压减小时，势垒随州电力变压器增大。目前广泛应用的变容二极管，就是利用PN结随州电力变压器随外加电压变化的特性制成的。

　　PN结正向偏置时，N区的电子向P区扩散，在P区形成一定的非平衡载流子的浓度分布，即靠近PN结一侧浓度高，远离PN结的一侧浓度低。显然，在P区积累了电子，即存贮了一定数量的负电荷；同样，在N区也积累了空穴，即存贮了一定数即正电荷。当正向电压加大时，扩散增强，这时由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多，致使在两个区域内形成了电荷堆积，相当于随州电力变压器器的充电。相反，当正向电压减小时，扩散减弱，即由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数减少，造成两个区域内电荷的减少，、这相当于随州电力变压器器放电。因此，可以用一个随州电力变压器来模拟，称为扩散随州电力变压器。

　　总之，二极管呈现出两种随州电力变压器，它的总随州电力变压器Cj相当于两者的并联，即Cj＝CB + CD。二极管正向偏置时，扩散随州电力变压器远大于势垒随州电力变压器 Cj≈CD ；而反向偏置时，扩散随州电力变压器可以忽略，势垒随州电力变压器起主要作用，Cj≈CB 。

　　功率开关是所有功率转换器的核心组件。功率开关的工作性能直接决定了产品的可靠性和效率。若要提升功率转换器开关电路的性能，可在功率开关上部署缓冲器，抑制电压尖峰，并减幅开关断开时电路产生的振铃。正确设计缓冲器可提升可靠性和效率，并降低EMI。在各种不同类型的缓冲器中，电阻随州电力变压器（RC）缓冲器是最受欢迎的缓冲器电路。本文介绍功率开关为何需要使用缓冲器。此外还提供一些实用小技巧，助您实现最优缓冲器设计。

　　图1： 四种基本的功http://binzhou.llzgg.com/率开关电路

　　有多种不同的拓扑用于功率转换器、电机驱动器和电灯镇流器中。图1显示四种基本的功率开关电路。在所有四种基本电路中——事实上在大部分功率开关电路中——蓝线以内表示的是同样的开关二极管。该在所有这些电路中均具有相同的特性。因此，可利用图2中的简化电路进行开关瞬变时针对功率开关的开关性能分析。由于开关瞬变期间，电流几乎不变，因此采用电流源代替，如图所示。该电路的理想电压和电流开关波形同样如图2所示。

　　图2 简化的功率开关电路及其理想开关波形

　　MOSFET开关关断时，它两端的电压将上升。然而，电流IL将继续流过MOSFET，直到开关电压到达Vol。二极管导通后，电流IL开始下降。MOSFET开关导通时，情况相反，如图所示。这类开关称为“硬开关”。开关瞬变期间，必须同时支持最大电压和最大电流。因此，这种“硬开关”会使MOSFET开关承受高电压应力。

　　图3 MOSFET开关关断瞬变时的电压过冲

　　在实际电路中，开关应力要高得多，因为存在寄生（Lp）和寄生随州电力变压器（Cp），如图4所示。由于PCB布局与走线，Cp包含开关输出随州电力变压器和杂散随州电力变压器。Lp包含PCB路由寄生和MOSFET引线。这些来自功率器件的寄生和随州电力变压器组成器，并在关断瞬变发生后立即产生谐振，从而将过量电压振铃叠加到器件上，如图3所示。若要抑制峰值电压，可在开关上部署一个典型RC缓冲器，如图4所示。电阻值必须接近需减幅的寄生谐振阻抗值。缓冲器随州电力变压器必须大于谐振电路随州电力变压器，同时又必须足够小，以便将电阻功耗保持在最低水平。

　　图4： 电阻随州电力变压器缓冲器配置

　　如果功耗并非关键因素，那么有一种方法可以快速设计RC缓冲器。由经验可知，选择缓冲器随州电力变压器Csnub，使其等于开关输出随州电力变压器值与安装随州电力变压器估算值之和的两倍。选择缓冲器电阻Rsnub ， 所以：

　　Rsnub上的功耗可估算如下（给定开关频率fs）：

　　当这一简单的经验设计不再限制峰值电压时，便可执行优化步骤。

　　优化RC缓冲器： 在那些功率损耗很重要的应用中，应当采用优化设计。

　　首先，测量MOSFET开关节点（SW）在关断时的振铃频率（Fring）。在MOSFET上焊接一个100 pF低ESR随州电力变压器。增加随州电力变压器，直到振铃频率为初始测量值的一半。现在，由于振铃频率与电路和随州电力变压器乘积的平方根成反比，开关总输出随州电力变压器（增加的随州电力变压器与初始寄生随州电力变压器之和）增加四倍。因此，寄生随州电力变压器Cp为外部所增加随州电力变压器值的1/3。现在，式通过下可获得寄生Lp：

　　一旦求出寄生Lp和寄生随州电力变压器Cp，缓冲器电阻Rsnub和随州电力变压器Csnub便可根据下列计算进行选择。

　　如果发现缓冲器电阻值过低，可对其进一步微调以降低振铃。

　　Rsnub上的功耗（给定开关频率fs）等于。