三相超快恢复二极管整流桥开关模块
时间：02-22
来源：EDN
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采用普通整流二极管，R为充电限流电阻，K为接触器，其作用是对充电限流电阻进行短接。由于高的开关频率，以及VD1～VD6的反向恢复峰值电流高和反向恢复时间较长，因而产生谐波，并使电流、电压的波形严重畸变，噪声很高，用超快恢复二极管(FRED)替代普通整流二极管作为逆变器的输入整流器，可使变频器的噪声降低到15dB，这主要是由于FRED的关断特性(低的反向恢复峰值电流和短的反向恢复时间)所决定。图5给出了FRED导通和关断期间的电流波形图。
FRED的其主要反向关断特性参数为：反向恢复时trr=ta+tb(ta一少数载流子在存储时间，tb一少数载流子复合时间)；反向恢复峰值电流IRM；反向恢复电荷Qrr=l／2trr×IRM以及表示器件反向恢复曲线软度的软度因子S=tb／ta。而FRED的正向导通主要参数有：正向平均电流IF(AV)；正向峰值电压UFM；正向均方根电流IF(RMS)以及正向(不重复)浪涌电流IFSM。FRED的反向阴断特性参数为：反向重复峰值电压URRM和反向重复峰值电流IRRM。必须指出：反向恢复时间trr随着结温Tj的升高，所加反向电压URRM的增高以及流过的正向电流IF(AV)的增大而增长，而主要用来计算FRED的功耗和RC保护电路的反向恢复峰值电流IRM和反向恢复电荷Qrr亦随结温Tj的升高而增大。因此，在选用由FRED组成的"三相FRED整流桥开关模块"时，必须充分考虑这些参数的测试条件，以便作必要的调整。这里值得提出的是：目前FRED的价格比普通整流二极管高，但由于使用FRED使变频器的噪音大幅度降低(降低达15dB)，这将直接影响到变频器内EMI滤波电路的电容器和电感器的设计，使它们的尺寸大大缩小和价格大幅度下降，并使变频器更能符合EMI标准的要求。
此外，在变频器中，对充电限流电阻进行短接的开关，目前一般都采用机械接触器，但由于环境的影响，特别是在湿度大或带粉尘的环境下，往往会使触头损坏，另外接触器接通和断开时产生电弧，致使接触器寿命缩短而损坏，从而严重影响变频器的稳定可靠工作。为了解决上述存在的问题，常州瑞华电力电子器件有限公司采用FRED替代普通整流二极管，采用晶闸管替代机械接触器，制成如图1所示的"三相FRED整流桥开关模块"，这种模块用于变频器后，能使变频器性能大大提高、体积缩小、重量减轻、工作稳定可靠。
本公司生产的"三相FRED整流桥开关模块"(型号为MFST)的主要参数见表1。
4 结束语
2006年常州瑞华电力电子器件有限公司研发成功的"三相整流二极管整流桥开关模块"(型号为MDST)是由六个普通整流二极管和一个晶闸管组成，其内部电连接原理图如图1所示，它已广泛用于VVVT、SMPS、UPS、逆变焊机以及伺服电机驱动放大器等具有直流环节的变频装置，并已取得很大成效。用超快恢复二极管(FRED)替代普通整流管所构成的"三相FRED整流桥开关模块"(型号为MFST)亦可用于上述各种电压型变频器，但可大幅度降低变频器噪音达15dB，这一效应将直接影响到变频器的EMI滤波电路内电容器和电感器的设计，并使它们的尺寸大大缩小，从而降低装置的成本和缩小装置的体积，使变频器的性能提高，工作稳定可靠，使变频器更能满足国家EMI标准。而以晶闸管替代用以短路充电电阻的机械接触器，使变频器的工作寿命延长，工作更稳定更可靠。当前，虽然FRED要比普通整流管更贵，而且模块制作工艺亦将更复杂，但综合考虑分析上述优点，随着FRED芯片价格的进一步下降和模块制造工艺的进一步成熟和规模化生产，这种"三相FRED整流桥开关模块"将获得飞快发展和广泛的应用。
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