二极管的基本工作原理

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二极管的基本工作原理范文第1篇

【关键词】红外感应 LM358 红外感应 二极管

红外感应电路功耗低，可靠性强，相互干扰小，已经在现代生活中得到广泛的应用，例如银行自动开门关门，人走进银行，门自动打开，离开后门自动关闭。或者肯德基等高档餐厅的水龙头，当手放在水龙头下，水自动流出，离开后水自动关闭等生活场景，都采用了红外线感应技术，它使这些电器的控制变得十分简单、方便。

1 红外感应电路的基本组成及功能原理

红外感应电路由以红外发射管D1、红外接收管D2为核心的红外感应电路，以可调电阻R3、通用运算放大器LM358为核心的取样比较电路，以三极管9012 、V1、V2、蜂鸣器Y1、发光二极管D3为核心元件的声音输出、显示电路构成。

本电路可以实现用手靠近红外发射管和红外接收管时，蜂鸣器发声，LED灯点亮，手移开后立即停止发声、LED灯熄灭，灵敏度非常高。该电路应用的生活场景非常多，是电路设计人员必须掌握的一种电路。

2 电路设计及工作原理

2.1 红外感应控制电路

通上5V电源，红外发射管D1导通，如果此时无遮挡物，则红外接收管D2没有接受到红外光，红外接收管D2仍然处于反向截止状态。红外接收管D2负极的电压仍然为高电平，并送到LM358的3脚。

当用手接近红外发射管D1时，红外光被档住并反射到红外接收管D2上，红外接收管D2接受到红外光，立刻导通，使得红外接收管D2负极的电压急速下降，该电压送到LM358的3脚上。

2.2 取样比较电路

LM358的2脚的电压取决于可调电阻R3，只要调节可调电阻R3到合适的时候（电压大概为2.5V左右），就能保证LM358的3脚的电压大于LM358的2脚的电压，根据比较器的工作原理，当V+ > V-的时候， LM358的1脚就会输出高电平，并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1、V2的基极，致使三极管V1、V2截止，蜂鸣器Y1不发声，发光二极管D3熄灭。

如果LM358的3脚电压下降到低于2脚的电压，根据比较器的工作原理，V+ < V-的时候， LM358的1脚就会输出低电平，并通过限流电阻R4送到PNP型三极管V1、V2的基极，致使三极管V1、V2导通蜂鸣器Y1发声，发光二极管D3点亮。

2.3 电路显示结果

通过以上分析，该电路可以实现当手移动到红外发射管D1和红外接收管D2的上面时，蜂鸣器发声，发光二极管点亮。当手离开红外发射管D1和红外接收管D2的上面时，蜂鸣器停止发声，发光二极管熄灭，达到了红外感应电路的设计的效果。

3 红外感应电路调试技巧

3.1 观察法

检查每个元件是否安装正确，特别要注意红外发射二极管和红外接收二极管的正负极， LM358的引脚顺序和三极管9012的引脚顺序。

3.2 电阻法

根据原理图检查线路是否正常连通，可用万用表检测每条线路是否导通。检测每处GND是否和电源负极接头是否连通；检测每处VCC是否和电源接头是否连通。

3.3 基本电路分析法

3.3.1 红外发射电路的检修

红外发射电路发射的红外光，人的肉眼是看不见的，但是可以用手机的照相功能看见红外光。检修过程中可以借助于手机的照相机功能查看红外发光电路是否正常。主要查看限流电阻的阻值和红外发光二极管的正负极性是否安装正确。

3.3.2 红外接收电路的检修

用万用表测红外接收二极管的负极，观察当用手放到红外发射管时的电压值（是否为低电平）和当手移开红外接收管上面时的电压值（是否为高电平）。

3.3.3 电压取样电路的检修

测试可调电阻R3的第三脚电压值是否在2.5V左右，旋转可调电阻时电压值是否可变。

3.3.4 电压比较电路的检修

主要用万用表测LM358的1脚电压，观察当用手放到红外发射管时LM358的1脚的电压值（是否为低电平）和当手移开红外接收管上面时LM358的1脚的电压值（是否为高电平）。

3.3.5 报警电路、LED显示电路的检修

可用电源地直接加在V1、V2的基极，看看是否报警和LED点亮。损坏的元件可能是9012和发光二极管。

4 总结

本文根据现有的芯片及技术，运用数字电路和模拟电路知识，设计了一个简单可用的红外感应式电路。电路也可以通过调节电位器的阻值，可增加辐射距离，这样可将电路作为报警器使用。就熟悉元件、芯片属性，深入领会理论知识，学会运用常用器件制作实用小电路，提高个人动手实践能力，学会实际电子产品的设计流程而言，此电路设计已经达到了目标。

当然，此电路还存在着一些缺陷。本电路是考虑在一个比较良好的外界环境下使用的，而且在电路的安全稳定性方面也没有做太多的深究，省略了一些保护性的元器件。但是从整个电路的设计过程和调试方式可以看出，此电路无论是基本原理、使用到的芯片的复杂度和各种元器件的数量，还是最后的连线布局，都是非常浅显易懂的，而且器件都是非常常用、廉价的，也是值得推广的。

参考文献

[1]汤荣江.红外遥控技术在智能浴缸控制中的应用[J].微计算机信息，2006（28）.

[2]杨丽寰.感应式自铀龙头的设计[J]. 科技展望，2016（02）：20.

[3]吴建标.红外线控制自动水龙头的设计[J].工业设计，2016（04）：20.

作者简介

谢兆清（1982-），男，广东省清远市人。大学本科学历。毕业于湛江师范学院。现为广东省清远市技师学院电子技术中级讲师。主要研究方向为智能电子产品设计。

二极管的基本工作原理范文第2篇

关键词：电力电子技术；教学方法；教学质量；评价机制

Abstract: Power electronic technology is the basic professional knowledge that must be mastered by the students of mechatronics major. In teaching, reform conducted in the course content, teaching methods and evaluation mechanisms has contributed to explore new methods and new ways to improve teaching quality, achieving better teaching effects.

Key words: power electronics technology; teaching method; teaching quality; evaluation mechanism

中图分类号： F407.61文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，实现对电能的控制、变换和传输的科学，是现代电子学的一个重要分支，是介于电气工程三大主要领域——电力 、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。因此，电力电子技术是机电一体化专业学生必须掌握的的专业技术基础知识。

电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术。随着科学技术的发展，电力电子技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、计算机科学等许多领域密切相关。目前，电力电子技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。电力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。正是由于该课程是一门综合性学科，对于高职学生来说，如果是按照高等学校那样的传统式教育，即一般所指的“先生讲，学生听”，教师传授知识，学生接受知识的“灌输式教学”根本不适合高职学生的学情。

一、学情分析

首先高职学生学习该课程的目的是熟悉典型电力电子器件的工作原理 、外特性和主要参数、各类电力电子变换主电路的基本工作原理 、分析方法；了解电力电子技术在工程技术领域中的应用。针对他们而言，主要是会应用这些电路即可，不必参与这些电路的设计及计算。更不需要讲课时花在一些复杂公式的推导上，这样的教学效果适得其反，学生只会觉得课程内容枯燥无味，没有学习兴趣，尤其是某些高职学生的基础课的知识相对薄弱，要学习电力电子技术必须先学习电工技术、模拟电子技术和数字电子技术这三门基础课，而要求这三门课程的掌握程度为较好，有些学生对于这几门专业基础课掌握得不是很好，在此基础上学习电力电子技术肯定积极性不高，困难较多。

其次，电力电子技术是一门理论性和实践性均较强的专业技术基础课，以理论教学为主，附加开展的个别实验，尤其是大多数为验证性实验，没有从提高学生的学习兴趣出发，没有结合实际应用，这样的实验效果很差的。

根据针对高职学生的学情分析，结合学校已有的教学设备，我们提出了以实践为主的电力电子教学。

二、以实践为主的电力电子教学

1、采用模块化教学

对于电力电子技术这门课程，我们将其课程划分为二极管整流电路和晶闸管可控整流电路两大模块，共9个任务。每个模块的内容既是独立的，又有其明确的教学目标，完成每个模块既要通过实验，也要制作产品。使得内容的组织方式更符合学生的认知规律，易于激发学生的兴趣，同时有利于学生掌握与生产技术有关的必要的基本技能和动手能力。各模块内容如下：

模块 任务 教学内容

模块一：二极管整流电路 任务一：二极管 ①PN结的形成与特性；②二极管结构、类型和主要参数③一般二极管和特殊二极管的应用④二极管的识读和检测

任务二：二极管单相整流电路 ①直流稳压电源的组成②单相半波、桥式整流电路、滤波电路的工作原理③稳压管的工作特性和主要参数及使用

任务三：制作直流稳压电源 ①绘制原理图②制作PCB板③安装、调试

任务四：二极管三相整流电路 ①三相半波整流电路②三相桥式整流电路③整流器件的选用

模块二：晶闸管可控整流电路 任务一：制作台灯调光电路 ①单结晶体管②晶闸管③晶闸管的触发电路④绘制原理图、制作PCB板、安装、调试

任务二：晶闸管可控整流电路 ①单相半波可控整流②单相半控桥式整流电路③三相半波可控整流电路④三相半控桥式整流电路

任务三：晶闸管的选用和保护 ①过电流保护②过电压保护③晶闸管的选用和检测

任务四：逆变和交流调压 ①逆变的基本工作原理②单相交流调压的电路图及波形

2、以实践为主，简化理论教学

在进行任务教学时，通常将学生分成几个小组，循序渐进的完成各个任务。每个任务设置两至三个实验为主，相关的理论知识以简单介绍为主，主要是波形分析，以及简单的计算。学生通过亲自参与实验动手调出相应的波形，并且画出波形，记录相关参数，由此理解电路的工作原理，并且配有相应的思考题帮助学生加深理解相应电路的工作原理，或者是通过制作产品来理解电路的工作原理。比如说二极管单相半波整流电路，教师简单介绍二极管的单相导电性，以及单相半波整流电路电阻性负载时电路的工作原理。让学生完成电阻性负载时电路（图1.1）的输出电压波形的测量，得到如图1.2所示的波形，然后让学生将电感接入电路，变成电感性负载（图1.3）。让学生再次测量电路的输出电压波形，学生就发现在输出电压波形发生了改变，出现了一段负电压如图1.4所示。

图1.1图1.2

图1.3 图1.4

对于这种情况，学生会自己思考“为什么会产生这样的波形？”，自己去查找原因，在通过当场与教师交流，及时得到解答。通过这种方式学习，学生不仅对电路的输出波形印象深刻，更重要的是调动了学生的学习积极性，能够主动参与整个学习过程，这种学习方式比起在课堂中枯燥的理论教学生动具体，学生的学习效率高。

3、建立科学的评价机制

由于是以实践为主的教学模式，我们不再采用传统的学生学业评价中“一考定全局”终结性评价模式，采用多样化的考试方式，学生学业成绩的构成实行多元化，要将每个任务的完成情况作为平时考查成绩和最后的考核成绩按一定比例综合成为课程总成绩，特别重视与评价学生的创见和研究与创新能力及其成果，对于这样的学生给与一定的加分，作为一种激励措施。课程考核评价方案应在开课时公开地告诉学生，让学生能够主动参与评价，充分体现学生在学习中的主体地位。

三、教学效果

这种以实践的为主的教学方法是以学生为中心的教学方法，课程的学习逐步深入，通过实践不断有新的问题出现，学生有兴趣解决这些问题，因此他们积极地组织自己的学习，他们会通过书本或者其他各种信息渠道寻找答案，在寻找答案的过程中，查阅资料。在与同学、教师的讨论中他们学会了如何获得信息，如何与人交往，在课堂上向大家表述自己小组的结论和想法，锻炼了学生综合信息以及团队合作能力和自我表达能力。教学研究发现学生在学习的过程中对知识的掌握有不同层次，只进行阅读掌握10％；如果只是听教师讲，没有视觉感应，掌握知识的占26％；如果只有视觉效果，掌握30％；如果听和看结合，掌握50％，如果可以简单地重复讲出来，掌握70％；而如果自己通过做再自己讲出来，就掌握了知识的90％。因此，这种以实践为主的教学模式，使学生参与教与学的过程，学生能够最大限度地掌握所学的知识，而且各方面能力达到锻炼，课程讲授也达到最终目标。

二极管的基本工作原理范文第3篇

关键词：高频电子线路；新型教学方法；教学效果

高频电路是电子信息工程、通信工程、电子信息科学与技术及相关专业的一门重要的专业基础课，也是从事通信、电子等相关领域研究开发人员必须掌握的基本知识。通过本课程的学习，学生不仅可掌握高频电路的基本理论、基本概念和基本分析法，为后续课程学习打下良好的基础，而且可运用课程知识去分析、解决实际的工程技术问题。本课程专业性、综合性强，对学生基础知识结构要求高。在教学过程中，学生普遍反应该课程抽象、难懂，难以掌握。如何在有限的教学时间内，让学生了解并掌握高频电路的知识，培养学生的分析能力、设计能力，使学有所用，笔者结合几年来的教学实践，采用新型教学方法来提高教学效果，以体现师生平等、和谐、参与、创新的教学思想。

1新型教学方法

1.1发现教学，激发学生兴趣

发现教学是指教师在学生学习概念和原理时，不是将学习的内容直接提供给学生，而是向学生提供一些实例和问题，让学生积极思考，独立研究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。

讲授高频电子线路第一次课时，我带了一台收音机，并放出优美的音乐来吸引学生的注意力。一分钟后我问学生，大家不觉得很神奇吗，这台小机器为什么能收到电台并发出声音。课堂立刻热闹起来，一分钟后我又提出，请大家结合第一章绪论内容找出其中的秘密。我发现通过向学生提供一个实例，充分激发了学生的兴趣，学生在不断的好奇中，掌握了通信的概念、通信系统的组成，以及各单元在通信系统中的作用。这也使学生对高频电子线路课程的感性认识由陌生变得亲切，由漠视变得重视，并且培养了学生自我激励的内在动机，有利于学生记忆的保持。

1.2讨论教学，提高学习的独立性

讨论教学是在教师的指导下，学生以全班或小组为单位，围绕教材中的问题，各抒己见，通过讨论活动，获得知识或巩固知识的一种教学方法。

讲授LC并联谐振回路时，为了加深学生对这个知识点的掌握和理解，我提出一些问题让学生讨论：（1）这个简单的电路为什么可以选频；（2）这个电路如何能实现收听某一家电台，又如何实现每一家电台都能收听到的。在学生的讨论思考过程中，学生逐步知道了因为谐振回路的幅频特性，即电路工作在固有谐振频率时输出信号幅值最大，而在远离固有谐振频率工作时输出信号幅值较小的特点，因而能选频。又知道了当电路的固有谐振频率等于我们所要收听的电台频率，所要收听的电台就会被选择出。从固有谐振频率的计算公式中知道调节电容C可改变电路的固有谐振频率，每一次旋收音机的调谐旋钮就是改变电容C的值，从而可以接收我们需要的每一家电台。在学生的讨论过程中，我鼓励学生大胆提出自己的看法，形成了师生间的互动关系。通过这次讨论式教学，由于全体学生都参加活动，既培养了合作精神，又提高了学生学习的独立性。

1.3问题探究教学，启发学生思维

探究教学是指教师把教材的知识点以问题的形式呈现在学生的面前，在教师的引导下，学生参与到问题中，通过收集资料，寻找答案，掌握知识点的一种方法。

讲授高频功率放大器工作原理时，不是平白直述其工作原理，而采用“倒序”的方法，要求学生从其性能指标——大功率、高效率角度出发，探究高频功率放大器的设计思想。在学生探究过程中需要循循善诱，譬如引导学生思考如何高效率，甲、乙、丙三类工作状态采用哪一类呢；又如对于丙类状态输出信号失真该采取什么措施等等。通过从设计的角度让学生探究高功放的工作原理，避免了学习高功放的枯燥，并使学生初步掌握了如何去设计电路，培养他们创新能力和实践能力。

1.4类比归纳教学

类比归纳是就两种或两种以上在某些关系上表现为相似的对象进行对比和归纳的一种教学方法。

讲授二极管环形混频电路和二极管环形调幅器的电路以后，学生感到讲课时似乎理解了，但把两者放在一块对比，就容易从原理上混淆。为此作了如下总结：相似点，两者电路形式上一致，都表现了频谱搬移的作用。不同点，（1）工作信号不同：二极管环形调幅电路中有两种信号，即低频的调制信号和方波开关信号。方波对调制信号起开关的作用。二极管环形混频电路也有两种信号，即高频调幅波和高频余弦波，余弦波对二极管起开关作用，同时又作为电路中电压信号。（2）输出信号频谱不同：二极管环形调幅器是把调制信号的频谱搬移到方波基频的左右两边形成输出信号。二极管环形混频电路是把调幅波的频率与高频余弦波的频率相加减得到输出信号。类似的内容还有小信号选频放大器与高频功率放大器的异同，调频波与调相波的异同等等。通过类比归纳教学,使知识有序化、系统化，有利于学生区分它们的相同点和不同点，思路变得清晰条理，从而使学生掌握知识内在的规律。

1.5直观演示，增强直观认知

直观演示是教师在课堂上进行示范性实验，让学生通过观察获得感性认识的教学方法。

振荡器工作原理是一个比较抽象的问题，可以从学生的感性认识开始，先把话筒放于扬声器的附近或其相对的位置，喇叭会发出很强的啸叫声，这实际是一种正反馈过程，即电声振荡现象。接着采用Multisim软件进行仿真，在图形化的编辑环境下来演示，能使抽象复杂的问题变得直观简单化，得到事半功倍的效果。通过这种仿真演示，挖掘出了课本文字达不到的动态效果，使难以理解的抽象理论形象化、生动化。

二极管的基本工作原理范文第4篇

关键词：直流斩波电路；升压式斩波电路；降压式斩波电路；MATLAB/Simulink

直流斩波电路是将固定直流电压变换成可变直流电压的电路，也称为直流变换技术。广泛地应用于开关电源及直流电动机驱动中，如不间断电源（UPS）、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆无级变速，以及20世纪80年代兴起的电动汽车控制等。通过设计不同的直流变换电路，可以提供可调的直流电源，进而满足不同设备的性能需求。

直流斩波电路按变换电路的功能分为：升压式变换（Boost Converter）、降压式变换（Buck Converter）、升降压式变换（Boost-Buck Converter）、Cuk变换（CukConverter）、Sepic变换（Sepic Converter）和Zeta变换（ZetaConverter）。

本文以升压式变换电路与降压式变换电路为例，分析其设计原理，推导理论公式，并基于MATLAB/Simulink软件，搭建了直流斩波升、降压电路的模型。

1升压式直流斩波电路分析

1.1工作原理介绍

升压式直流斩波电路顾名思义即输出电压总是高于输入电压，其主电路如图1所示，由可控开关VT、储能电感L、升压二极管VD和滤波电容C组成。

升压式斩波电路的基本工作原理是：当可控开关VT处于通态时，电源E经开关VT向电感L提供能量，二极管VD承受反压而截止，负载R所消耗的能量由电容c提供，此时负载电压等于电容电压。当可控开关VT处于断态时，二极管VD导通，电源E和电感L叠加共同向电容C充电，并给负载R提供能量。

假设电路输出端滤波电容C足够大，以保证输出电压恒定，电感L的值也很大，电路数量关系推算如下：设VT通态时间为ton，此阶段L上储存的能量为EI1ton，设VT断态时间为toff，此阶段电感释放能量为（U0-E）I1toff。在稳态工作时，电感电压在一个周期（T=ton+toff）中积蓄能量与释放能量相等，即：

化简得：

（1-1）

1.2MATLAB/Simulink建模与仿真

为进一步分析升压式直流斩波电路的实际工作情况，利用MATLAB/Simulink软件搭建其仿真模型。可控开关VT由全控型器件IGBT组成，利用示波器进行各支路电流、电压表的波形监测，如图2所示。

在参数设置时，直流电压源E为24V，IGBT的通断由振幅为5，脉冲周期为0.2ms的脉冲来触发，脉冲宽度设置为80，即一个周期的80%开关VT导通，20%开关VT关断。根据理论公式（1-1）计算输出电压平均值：

对于仿真过程中电压波动幅值较大，应增加滤波电容或者提高变换效率。

2降压式直流斩波电路分析

2.1工作原理介绍

降压式直流斩波电路即对输入电压进行降压变换，其主电路如图4所示，由可控开关VT、滤波电容C、储能元件L和续流管VD组成。

降压斩波电路的基本工作原理是：当可控开关VT处于通态时，VD承受反压而截止，电源经开关VT给电感L储存能量，并向负载供电，负载电压U0=E-UL。当可控开关VT处于断态时，电感L产生感应电动势，二极管VD导通续流，负载电压U0=-UL。

（2-1）

当ton

2.2 MATLAB/Simulink建模与仿真

同1.2，利用MATLAB/Simulink建模搭建其仿真模型，如图5所示。参数设置时，由于重点观测降压过程，将直流电压源E设置为200V，IGBT的通断振幅及脉冲周期不变，脉冲宽度设置为50，即一个周期的50%开关VT导通，50%开关VT关断。根据理论公式（2-1）输出电压平均值：

仿真所得的输出电压u0波形如D6（a）所示，负载供电电流波形如图6（b）所示。负载上的电压u0从零开始迅速上升，最后稳定在100V左右，与理论值一致，实现了降压目的。其电压波动幅值较大，将电感从原来的L=0.1H扩大10倍至L=IH，所得到输出电压的波动变得平缓，最终稳定在100V，如图7所示。

二极管的基本工作原理范文第5篇

如果开关器件工作在高频时，高电压和大电流重叠，不仅损耗很大，更是对开关器件的安全工作构成严重威胁。为降低开关损耗，确保开关器件工作在安全区，各种各样的缓冲吸收电路应运而生。其主要作用是抑制开关器件的dv/dt、di/dt，缓解电压电流应力，减少电磁干扰（EMI）。传统的RCD吸收电路，依靠电阻R来消耗多余的能量，R将电能转变成热能散发，不仅使电子装置工作效率降低，而且增加了装置的散热负担，很难适合一些高要求的应用场合。近年来，无损吸收技术发展迅速，其属于软开关技术范畴，电路结构简单、易于控制，无损、高效、高可靠性得到人们普遍的青睐。

问题的提出

目前使用的PFC电路中，主二极管的大反向恢复电流使二极管产生很大的损耗、温升很高，从而限制了整个PFC电路功率的提高。为了减小主二极管的反向恢复问题，我们引入了一个无源无损缓冲电路，该缓冲电路能很好地减小反向恢复电流，同时又能降低IGBT的开关损耗，进而提升转换效率、降低PFC电路的温升，使得同等体积的PFC电路的输出功率适当增加、提高了功率密度。

实验电路及工作原理

图1所示主电路中，由L、Q、Ld、D和C组成升压斩波电路，缓冲电路由Ld、D、D1、D2、D3、C1、C2组成。Q采用PWM方式工作，因为其开关时间较短，L的取值较大，所以近似认为开关导通时流过其中的电流不变。电路中各点的工作状态如图2所示。该无源无损缓冲网络降低了开关管的开关损耗，提高了其稳定性，增强了使用寿命。它利用一组无源元件，使开关管实现了零电流开通和零电压关断，提高了变换器的工作效率，且相对于其他谐振软开关电路，降低了生产成本。

当IGBT开通时，主二极管D中的电流转移到IGBT中，由于有电感Ld的存在，限制了IGBT电流的上升率（也即主二极管D中的电流下降率），使得主二极管的反向恢复电流极大地减小；同时，由于IGBT电流的上升率变小，IGBT的开通损耗也将降低。

当主二极管D中的电流全部转移到IGBT中后，主二极管D自然关断，电感Ld和电容C1、C2通过D2和Q开始谐振，此时IGBT电流继续上升；当C1中的能量全部转移到C2中以后，VC1=0V，此时电路工作状态恢复到与原Boost电路一样。

当IGBT关断时，IGBT中的电流转移到电容C1中，开始给C1充电，VC1开始上升；同时，C2放电，VC2下降。当C1电压充到BUS电压时，主二极管D导通，电感L中的能量通过主二极管释放到BUs电容上。由于C1限制住了IGBT Vds的上升率，减小了IGBT的关断损耗。

无源无损缓冲电路参数设计

实验结果

用6kW的功率板，采用图1所示的电路进行实验。

1 电压电流波形

将有无缓冲电路的IGBT和主二极管的电压电流波形对比如下。

①IGBT开通波形

从图3（a）中可以看出无缓冲电路时，二极管的反向恢复电流导致IGBT在开通时有一个很大的电流尖峰，并且IGBT的开通损耗比较大。从图3（b）中可以看出有缓冲电路时，IGBT流过的二极管反向恢复电流已被谐振电流所取代，且该谐振电流无论是峰值还是电流上升率都比反向恢复电流小得多。此时我们可以认为IGBT是软开通的。

②IGBT关断波形

从图4（a）中可以看出，IGBT关断时，电压上升，而此时电流仍保持不变，损耗很大。

当接上缓冲电路以后，由于电容C1的存在，限制了IGBT电压的上升率，从而降低了管子的关断损耗，如图4（b）所示。

③主二极管关断波形

从上面两图中可以看出，由于有缓冲电路的存在，主二极管的反向恢复电流已基本消除，并且二极管的关断损耗非常小。

本次我们的重点是主二极管的温升问题。同样在相同的实验条件下，测量两个电路的IGBT和主二极管温升。结果IGBT的温升平均下降6.8℃，主二极管的温升平均下降7.6℃。