在整流电路、开关电源、DCDC转换器中,二极管的反向恢复时间(Reverse Recovery Time, trr) 是一个经常被忽视却极其关键的参数。
尤其是在高频电路中,它的存在可能正悄悄吞噬你的系统效率、制造EMI干扰,甚至引发器件过热或击穿。
所以我们今天就来好好讲一讲:
1.什么是“反向恢复时间”?
2.它是怎么影响电源效率的?
3.又该如何选择更合适的二极管来避免这些问题?
✅ 一、反向恢复时间到底是什么?
我们知道二极管是单向导通的,理想情况下,电流只能从正向流过,而反向时应迅速截止。
但在现实中,PN结中的载流子不会瞬间清除,当你从正向导通突然切换到反向截止时,会发生“延迟”现象。
这段载流子被清除的过程,就形成了“反向恢复电流”,而它持续的时间就是 反向恢复时间 trr。
这就像一个高速行驶的货车,突然倒车,不可能瞬间停下来,必须经历一个“惯性”阶段。
二、反向恢复时间越长,问题越大!
- 额外能耗 = 发热 = 降低效率
反向恢复电流期间,二极管仍在导通,意味着电源系统仍有能量在“白白浪费”。
在高频应用中,切换频率越高,这种能量损耗越严重。
- 瞬态电压尖峰 = EMI干扰源
这段恢复电流会在电感、电容中引发尖峰脉冲,成为EMI(电磁干扰)的重要来源。
设计人员很可能因为trr太长导致系统EMC不过关。
- 高温烧毁、击穿、MOSFET联动失效
反向恢复产生的瞬间电流过大,可能冲击后级MOS管,甚至造成击穿失效。
这是很多MOS寿命变短或高温死机的根本原因之一。
三、什么场合对trr特别敏感?
- 开关频率 >100kHz 的 DCDC电源
- 高频逆变器、光伏MPPT电路
- 快充适配器、USB PD电源方案
- LED恒流驱动、电感滤波系统
- 电动车车载充电器、OBC模块
- 高频雷达、通讯基站供电系统
一句话:频率越高、效率要求越高、热设计越紧凑,越需要控制反向恢复时间。
✅ 四、解决方案:用对器件才是根本
普通整流二极管:
trr 通常在数百纳秒到几微秒,无法胜任高频场景;
快恢复二极管(FRD):
trr 在几十到一百纳秒,适用于100kHz~500kHz电路;
超快恢复二极管(UFRD):
trr 可低至25ns,适用于高效率服务器电源、逆变器等;
肖特基二极管(Schottky):
无少数载流子参与导通,基本无反向恢复时间,最适合高频、低压电源,但耐压较低。