单端反击变换器二极管反向恢复特性仿真分析.docx

单端反击电路二极管反向恢复特性仿真分析
题目：单端反激电路输入电压48V，输出电压5V，输出功率10W，开关频率100kHz。试使用不同类型的二极管，仿真分析二极管反向恢复特性。
一、 电路参数设计
1. 输出功率10W，则输出满载电流Io为：
Io=Po/Uo=10/5=2A
假设占空比D=0.45，根据电压增益表达式可得：n=N2/N1=0.13
取N1=100，N2=13。
2、负载设计
Ro=Uo/Io=5/2=2.5Ω
3、电感设计
电流连续模式下，取20%的满载电流为副边输出电流的纹波值即0.4A。根据开关闭合时，原边电感电流（等于副边纹波电流乘以匝比）的变化值，得到励磁电感值为：
Lm=Uin*D*T/dip=48*0.45*10u/(0.4*13/100)=4150u
4.电容设计
根据电解电容的ESR是引起输出电压纹波的主要原因这一理论，结合电解电容ESR值与电容容值的一个经验的乘积比值。控制输出纹波电压为0.1V，电容纹波电流为0.2*2=0.4A，得到电容容值如下式：
Cf=65u/(0.1/0.4)=260u
二、 电流连续模式下二极管反向恢复特性对比
1、 仿真模型搭建：

二极管分别选用mbr1070（70V/10A）、d1n3880（100V/6A）、fe6b（100V/6A）。
2. 不同类型二极管反向特性参数对比
普通二极管mbr1070（70V/10A）

ta=9.8n,tb=210.0n,trr=ta+tb=219.8n. SF =tb/ta=210/9.8=21.4.
快恢复二极管d1n3880（100V/6A）

ta=22.6n,tb=88.4n,trr=ta+tb=111n. SF =tb/ta=88.4/22.6=3.91.
超快恢复二极管fe6b（100V/6A）

ta=22.0n,tb=24.3n,trr=ta+tb=46.3n.SF=tb/ta=24.3/22.0=1.01
结论：超快恢复二极管拥有最短的恢复时间和最小的柔性系数。
3. DCM模式下输出电流波形即二极管反向电流波形

第一个图可以看出变换器工作在DCM条件下，第二个图为放大的二极管反向恢复电流波形，由图可以看出，DCM条件下，二极管没有反向恢复电流。