许多电路可用于测试二极管的反向恢复时间特性,例如升压电路和单端反激电路等。因此,第一步是搭建仿真电路。然而,前提是整个电路需要工作在非连续工作状态,以便控制电路电流和电压条件,从而分析二极管的反向恢复特性。否则,电路外部参数会影响测试结果。

仿真结果表明,二极管 D1 的电流值如图 1 所示。

图1 SIC(a)、RS3M(b)和S5M(c)二极管的仿真结果
下表总结了 C4D0512、S5M 和 RS5M 的仿真结果。

表1:斜率与反向峰值电流的关系

图 2 相移全桥仿真电路 (a) 和结果 ( b )
如图 3(a) 所示,二极管在全桥移相转换电路中进行了仿真。由于 PSpice 仿真条件下器件数量的限制,输出单元只能设置为 4 组。为了模拟高压充电电源的实际工作条件,输出设置为 2000V 和 500mA。从仿真结果图 3(b) 可以看出,在相同的工作条件下,二极管反向工作。输出设置为 2000V 和 500mA。通过仿真特性的差异,二极管反向恢复电流的峰值和斜率确实符合表 1 中斜率与反向峰值电流之间的关系。
表2和表3分别基于二极管的数据手册和仿真结果得到。根据公式(1)至(3),分别计算了二极管在不同状态下的功率损耗。通过对这些数据进行积分,分析了二极管的功率特性。

表2 二极管参数

表3 二极管功率损耗统计数据
基于以上分析,S5M 是一款普通二极管,不适用于高频整流。虽然 RS3M 的正向导通电压低于 C4D05120E,但由于 RS3M 的反向恢复时间和反向恢复电流远大于 SIC 二极管,其整体损耗也大于 C4D05120E。在断续升压测试电路中,C4D05120E 基本没有反向恢复时间,但在仿真电路中仍然存在反向恢复时间。
因此,电路中的其他条件也会影响反向恢复特性。通过比较分析,二极管的两个重要参数,即正向导通电压和反向恢复特性,可以作为二极管选择的依据。对于高压小电流二极管,反向恢复特性更为重要。因此,选择SiC二极管作为电源的输出整流二极管。

