高頻應用下的整流橋挑戰：MDDEMI優化與反向恢復時間控制方案

在高頻電源轉換應用（如開關電源、逆變器、電機驅動）中，MDD整流橋的選型和設計直接影響系統效率和電磁兼容性（EMC）。高頻下的主要挑戰包括EMI（電磁干擾）控制和反向恢復時間（trr）優化，如果處理不當，會導致能量損耗、信號干擾、甚至器件損壞。MDD在本文探討高頻應用下整流橋的EMI優化策略及反向恢復時間的控制方案。

1.高頻應用中整流橋的挑戰

（1）EMI問題

在高頻環境（>20kHz）下，整流橋的二極管在導通和關斷時會產生高頻開關噪聲，主要表現為：

共模噪聲：二極管開關瞬間產生的dv/dt效應，通過寄生電容耦合到地，形成共模干擾。

差模噪聲：二極管反向恢復時的di/dt引起線路電流突變，形成差模干擾。

（2）反向恢復時間（trr）影響

在開關電源或高頻逆變器中，二極管在關斷時會有反向恢復電流，導致額外損耗和EMI問題。

傳統硅整流橋的trr通常較長（幾十到上百納秒），在高頻環境下易導致寄生振蕩和開關損耗增加。

trr越長，反向恢復損耗越大，導致MOSFET或IGBT的開關損耗上升，降低系統效率。

2.EMI優化方案

（1）選用超快恢復或肖特基整流橋

?超快恢復整流橋（trr≤50ns）

適用于中等電壓（<600V）的高頻應用，如PFC整流、開關電源輸出整流。

trr較短，減少反向恢復引起的EMI問題。

?肖特基整流橋（trr≈0ns）

適用于低壓高頻應用（<200V），如DC-DC變換器。

由于無反向恢復過程，EMI影響極小，但耐壓較低。

（2）RC緩沖電路

?在整流橋兩端并聯RC吸收電路（如100Ω+1nF），用于抑制高頻噪聲。

?RC緩沖網絡可有效吸收dv/dt引起的瞬態電壓尖峰，減少EMI。

（3）優化PCB布局

縮短整流橋至負載的走線，降低寄生電感。

增加地平面，減少共模噪聲的回流路徑。

使用低ESL（等效串聯電感）的陶瓷電容做旁路，降低高頻噪聲。

（4）屏蔽與濾波

**共模濾波器（如共模扼流圈）**降低高頻干擾。

屏蔽銅箔或金屬罩減少電磁輻射。

3.反向恢復時間（trr）控制方案

（1）選擇合適的二極管

?低trr超快恢復整流橋（UF系列）

適用于高頻AC-DC轉換，減少反向恢復損耗。

例如UF4007（trr≈75ns）適用于高壓整流，MB6S（trr≈50ns）適用于高頻橋式整流。

?SiC（碳化硅）二極管

trr接近0，適用于高壓高頻應用（>600V），如光伏逆變器、PFC電路。

SiC二極管幾乎無反向恢復電流，可極大減少EMI和開關損耗。

（2）降低開關頻率

適當降低開關頻率（如從100kHz降至50kHz），可減少di/dt變化速率，降低EMI影響。

但需要在EMI與效率之間權衡，避免影響功率密度。

（3）增加串聯電阻

在二極管陽極串聯小電阻（如10Ω），可減緩di/dt變化，降低反向恢復峰值電流，減少EMI。

但需注意功率損耗，適用于小電流應用。

（4）優化驅動電路

采用軟開關技術（如ZVS、ZCS），可降低di/dt，減少反向恢復損耗。

在PWM驅動MOSFET時，適當調整死區時間，避免二極管反向恢復電流過大。

4.高頻整流橋的選型建議

5.結論

高頻應用下，整流橋的EMI優化和反向恢復控制是關鍵設計點。通過選擇低trr的二極管（如超快恢復、肖特基或SiC）、優化PCB布局、增加緩沖電路，可以有效減少EMI和功率損耗，提升系統效率。工程師在選型時應結合開關頻率、輸入電壓、功率等級，選擇最適合的整流橋方案，以保證系統穩定性和可靠性。