请教DCDC中的续流二极管

schx · 发表于 2013-3-14 15:28

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按我的理解，输出的电压平均值仅仅和输入电压以及占空比有关系。那么只需要在PWM后面接一些滤波措施就可以了，为什么还需要二极管？
用Tina仿真了一次Ti的TPS5430，把二极管去了结果是一样的。
还请高手指教。

Vincent.M · 发表于 2013-3-15 22:57

schx 发表于 2013-3-15 09:45
' c5 _; X4 d, j5 v, }; ?% ^" x1 M1 G谢谢回复。
) J; R7 `" B& E- v6 q: l$ S我知道buck电路就是这种拓扑结构，只是想不太明白为什么需要这样做。
: z. R# u# x8 H比如一个PWM发生器串联 ...

简单讲一下：BUCK中，PWM驱动主MOS打开，则L电压左+右-，电流经过L流向C和Load，C储能这是一个回路，此时电感电流均匀上升；
当PWM驱动主MOS关断时，L必须左-右+,电感电流经过续流二极管均匀下降。

设想一下，如果没有续流二极管，电感在主MOS关断瞬间没有了通路，即电流瞬变到零，意味着电感电压瞬间极大，这种电路是没办法正常供电的。
其次，如果没有续流二极管，电感左端负压极大，则主MOS的漏源之间压差也极大，MOS会烧掉的，这就是很多buck电源上把续流二极管也称为箝位二极管clamp diode的原因。把电感左端箝位到近似零点位了，则主mos耐压就是Vin了。

不知道这样讲，清楚了没有，呵呵。

寒冰箭影 · 发表于 2015-7-2 15:04

an736007364 发表于 2014-6-11 14:425 m U+ ^: c& L
菜鸟初学，求根据图指导，不明白主MOS关断时，D1二极管怎么续流的，L右边+，左边-，D1接的地怎么续流呢 ...

回到电感的基本原理，电感的作用本质就是当自身电流变化时，通过产生自感应电动势来阻碍自身电流的瞬态变化。如图所示，当MOS关断时，电源输出电流瞬间变为0，电感发生自感会要阻碍这种变化，便会继续输出电流。便于理解可以将电感暂时看作电池，根据其自感电流的输出方向，可将电感L的右边视为+，左边视为-，这样从电感L的右端 → 电容 → 地 → D1 → 电感L的左端构成一个瞬态的电流回路，直至自感消失。很明显如果没有D1，整个回路将无法构成。正如2楼说的那样，其一电感电压会瞬间极大，其二由于电感电压瞬间极大，其左端的负压也将极大，则主MOS漏源两端的压差也将极大，很可能烧毁MOS管，而有了蓄流二极管，电感左边的负压大小最大为蓄流二极管的管压降，也就是近似零电位了。M' [& X! H' \% X7 [' J

Vincent.M · 发表于 2013-3-14 21:13

在手册中此二极管即catch diode，钳位二极管是指和TPS5430配合的续流二极管。这个二极管起到为电感电流续流，在TPS5430内部的mos开关管关断期间将电感里储存的能量继续提供给负载的作用。所以此二极管的耐压需要高于电源的输入电压，最好在1.5倍以上以留足够的余量。另外，二极管上电流峰值，和电感中的电流峰值一致，大概为输出电流的1.1~1.2倍。另外二极管的损耗包括导通损耗和交流损耗两部分。导通损耗的公式为：(Vinmax-Vout) x Iout x Vfd/Vinmax。交流损耗公式为： Cj x fsw x (Vin + Vfd) ^2/2。其中Cj 为二极管的结电容。频率越高，交流损耗越大。

这就是普通降压电路中常用的啊。

而很多同步的step-down电路中，因为上下管都是MOSFET，所以就不需要外部的续流二极管了。
当然了，有时候为了解决同步buck电源的MOSFET死区导致的烧片问题，会人为再加一个续流二极管。

schx · 发表于 2013-3-15 09:45

Vincent.M 发表于 2013-3-14 21:13
% q5 g% {/ v/ D0 s1 ]7 B( q在手册中此二极管即catch diode，钳位二极管是指和TPS5430配合的续流二极管。这个二极管起到为电感电流续流 ...

谢谢回复。
我知道buck电路就是这种拓扑结构，只是想不太明白为什么需要这样做。
比如一个PWM发生器串联一个LC电路，那么在C上便可以得到一个较为平稳的直流电压（当然会有LC谐振频率），那么为什么需要在这个LC电路前加一个续流二极管呢？

kevin890505 · 发表于 2013-3-17 11:33

电源不是信号源，你不仅要考虑电压，还要考虑电流回路，楼上说的很完整已经。

schx · 发表于 2013-3-18 10:45

Vincent.M 发表于 2013-3-15 22:57 5 z3 ?- h* j9 K
简单讲一下：BUCK中，PWM驱动主MOS打开，则L电压左+右-，电流经过L流向C和Load，C储能这是一个回路，此时 ...

谢谢你耐心解答，现在比较清楚了，我在用一个PWM信号源仿真的时候波形的确正常，但是要在实际电路中的确出现了你所说的情况。{:soso_e179:}

cytao · 发表于 2013-10-18 14:40

那我还想弱弱的问下，我现在是输出5V 2A电流，可是续流二极管If=1A,这样的话，电感是不是会很热啊，还是会有其它的什么不正常情况？

419083507 · 发表于 2013-10-30 15:41

学习了

（雪狼） · 发表于 2013-11-24 22:09

Vincent.M 发表于 2013-3-15 22:57, F/ S6 h+ V! `: B2 {
简单讲一下：BUCK中，PWM驱动主MOS打开，则L电压左+右-，电流经过L流向C和Load，C储能这是一个回路，此时 ...

讲的很细，很好！

dallacsu · 发表于 2013-12-2 15:59

很容易理解

bingshuihuo · 发表于 2014-6-11 14:16

很容易理解

an736007364 · 发表于 2014-6-11 14:42

Vincent.M 发表于 2013-3-15 22:57: {4 c% C3 X) J8 T& H
简单讲一下：BUCK中，PWM驱动主MOS打开，则L电压左+右-，电流经过L流向C和Load，C储能这是一个回路，此时 ...

菜鸟初学，求根据图指导，不明白主MOS关断时，D1二极管怎么续流的，L右边+，左边-，D1接的地怎么续流呢？

kobeismygod · 发表于 2014-7-3 09:55

schx 发表于 2013-3-15 09:45
; F, C9 W6 A% g" Z+ T谢谢回复。, }" p% V! V8 J3 C. D+ f, G: W
我知道buck电路就是这种拓扑结构，只是想不太明白为什么需要这样做。) N( G$ t+ Y( S
比如一个PWM发生器串 ...

你仿真的时候没加负载吧？

北漂的木木 · 发表于 2014-7-4 12:53

an736007364 发表于 2014-6-11 14:42
" B4 @% m0 T8 O5 }5 x' ~菜鸟初学，求根据图指导，不明白主MOS关断时，D1二极管怎么续流的，L右边+，左边-，D1接的地怎么续流呢 ...

在MOS关断的时候，电感产生的电动势主要回路是，电容——地——续流二极管。

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