本應用筆記介紹了用于用戶線接口卡 (SLIC) 應用的高壓反相反激式轉換器的二極管選擇過程和緩沖器設計。討論了影響電路中開關瞬態的關鍵二極管參數，以及輸出二極管緩沖電路的設計。

簡介

對于速度和切換時間是一個重要因素的應用，使用滿足您所需的快速反應時間的組件非常有幫助。這些應用可能從焊接在 PCB 上的小型電路到大型制造機器，其中時間表是成敗的交易。

PC 和電信市場的最新發展現在將電力電子開關頻率從線路頻率擴展到 MHz 范圍。這一趨勢導致了電子開關元件技術的相應增長，例如功率整流器和功率開關。在這些開關頻率下，超快功率整流器性能非常重要。它要求二極管具有軟恢復特性的低恢復電荷和快速導通的低正向壓降。本應用筆記的目的是討論影響電路的二極管參數，以設計可靠的電源。

為了列舉二極管參數對電路性能的影響，本應用筆記以使用 MAX1856 的反激電路為例。第一部分簡要介紹這里用作示例的反激電路。第二部分討論了影響電路中開關瞬態的重要二極管參數、輸出二極管緩沖電路的設計以及整流器的導通、開關和反向阻斷對總功耗的貢獻。快速整流器的制造商可能會列出第二部分中討論的全部或部分參數。第三部分也是最后一部分討論了該電路中四種不同二極管的性能。這表明了一種評估應用電路中不同二極管性能的方法。

MAX1856 反激電路

MAX1856 在這里（圖 1）用于反激配置，從 12V 輸入為用戶線路接口卡 (SLIC) 供電。0.32A 輸出時的 -90V 用于振鈴功能，而 0.15A 輸出時的 -30V 用于通話電池。

SLIC 電源示意圖。

MAX1856 電流模式 PWM 控制器使用反相反激式配置來產生 SLIC 電源所需的相對較高的負電壓。PWM 模式控制器使用固定頻率電流模式操作，其中占空比由輸入輸出電壓比和變壓器匝數比決定。電流模式反饋環路根據輸出誤差信號調節峰值電感電流。MAX1856使用低邊外部檢測電阻(圖1中的R1)來監控峰值電感電流。控制器開啟后立即將電流檢測電路消隱 100ns，以最大限度地降低噪聲靈敏度。此外，電流檢測引腳 (CS+) 上的濾波器（圖 1 中的 R10 和 C7）可提高抗噪能力。該時間常數應足夠低，以免使電流檢測信號失真。通常，最大 R10-C7 時間常數應小于控制回路正常工作的最小占空比的 1/10。參考MAX1856數據資料了解該電路設計流程的詳細指南。

二極管波形和特性

快速整流二極管使用引腳結構的一些變化。從傳導到阻斷狀態的轉變需要有限的時間。這稱為二極管的反向恢復時間 (trr)。這可以進一步分為時間 ta，在它可以阻止電壓之前去除載流子（通過二極管的電流在短時間內反向），以及時間 tb，在此期間二極管電壓變為負值變化率 dVR/dt。增加注入以降低正向壓降意味著需要從本征區移除更多電荷，然后二極管才能阻斷電壓。因此，這將對反向恢復時間產生不利影響。快速恢復整流器制造商通常會嘗試為這兩個要求找到最佳平衡點。

反向恢復波形和定義。

上面的圖 2 給出了快速恢復整流器的恢復特性的波形和定義。通過在時間 ta 期間流過大的反向電流來移除本征區中存儲的電荷。在這段時間結束時，結變為反向偏置。此時的反向電流定義為峰值反向恢復電流 IRRM。IRRM 的值與通過過零 dIF/dt 的正向電流的變化率成正比。

IRRM = (dIF/dt) × ta

然后反向電流通過在時間 tb 中以 dIR/dt 的速率復合而減小。反向恢復電荷量由下式給出

QRR = (IRRM × trr)/2

其中 trr = ta + tb

一些整流器數據表可能會定義軟度系數 S，其中

S = (ta/tb)

二極管電壓現在以與 dIR/dt 成正比的速率變負。在二極管恢復期間，由于變壓器次級中的寄生電感 LLS，電流的這種變化將導致反向電壓過沖。峰值反向電壓 VRRM 由下式給出

VRRM = LLS × dIR/dt

緩沖器設計

寄生二極管自電容 CD 由下式給出

CD = (IRRM × trr)/(2 × VRRM)

該寄生電容 CD 與變壓器次級中的寄生電感 LLS 發生共振，通常會導致電流檢測信號和應用電路中出現噪聲問題。為了抑制這種振鈴，可以在圖 1 中的次級整流器 (D2) 的陰極使用 RC 緩沖器（緩沖器放置在該整流器上，因為該輸出所需的輸出功率最大）。緩沖器元件值 R5 和 C10 由下式給出（見圖 1）

R5 = √ (LLS/CD) 和 C10 = 3 × CD 或 C10 = 4 × CD

整流器功耗

最后，在不同的操作模式下考慮整流器的功耗。在開關導通期間，能量正在積累并存儲在變壓器中。在此期間，整流器處于阻塞狀態。阻塞狀態的損失可以表示為

PR = IR × VR × D

其中 IR 是二極管的反向漏電流，VR 是二極管的反向電壓，D 是占空比。

在此周期結束時，開關關閉，能量轉移到輸出。二極管現在開始導通，二極管中耗散的功率為

PF = IF × VF × (1-D)

其中 IF 是二極管的正向電流，VF 是二極管的正向壓降。

在此周期結束時，二極管關閉并進入阻塞狀態。從導通狀態過渡到阻斷狀態期間的功耗由下式給出

Prec = VRRM × IRRM × 0.5 × f × tb

其中 IRRM 是峰值反向恢復電流，VRRM 是峰值反向電壓，f 是開關頻率。

編輯：hfy