隨著PFC拓?fù)渲胁捎肧iC 肖特基二極管，旁路二極管被用來限制通過 SiC 二極管的正向電流，以防浪涌電流影響電源干線。圖 1 說明了旁路二極管通常如何在經(jīng)典 PFC 中實現(xiàn)。僅當(dāng)整流電壓高于輸出電壓時（例如浪涌事件），旁路二極管才會導(dǎo)通。

圖 1：經(jīng)典 PFC 的簡化電路

個測試使用 800W PFC 評估板1 的原始設(shè)置，并在實施旁路二極管的情況下執(zhí)行。為了顯示糟糕的浪涌電流條件，選擇了以下測試設(shè)置：

輸入電壓：Vin=90V交流

開關(guān)頻率：fsw = 130kHz

輸出功率：Pout=800W

浪涌脈沖：Vsurge = 4kV，Z = 2 Ω，φ = 90°，LN 配置

浪涌抗擾度測試

浪涌抗擾度測試在90°（即在正弦波頂部添加正電壓脈沖）進(jìn)行。具體而言，選擇使用1.2/50μs、峰值4kV的脈沖電壓波的組合波試驗。該測試由適用于電信要求的 IEC 61000-4-5 標(biāo)準(zhǔn)定義。

這項研究包括 PFC 電路中與浪涌抗擾度有關(guān)的壞可能條件。當(dāng)施加輸入電壓時，進(jìn)入電路的電流。在此工作點，電流流過 PFC 扼流圈并使其飽和。這種飽和導(dǎo)致電感減小和扼流圈特性降低。飽和扼流圈對這個環(huán)節(jié)的貢獻(xiàn)不大。

限制浪涌電流脈沖

限制浪涌發(fā)生時的浪涌電流脈沖。這會導(dǎo)致升壓二極管承受更高的應(yīng)力，同時更多的浪涌電流會流經(jīng)升壓二極管，而不是通過旁路二極管。在這種的情況下，升壓二極管承受的應(yīng)力（流經(jīng)升壓二極管的電流）。

張電流波形屏幕截圖是在升壓二極管 和旁路二極管 (S5K) 上捕獲的，以顯示浪涌事件期間這兩個二極管之間的電流分配。當(dāng)浪涌脈沖施加到電源輸入（800 W PFC）時捕獲波形。兩個二極管在峰值電流值下同時導(dǎo)通約 80μs：

升壓二極管 (IDH06G65C6): IF,max = 23.4A,

旁路二極管 (S5K)：IF,max = 308A。

電流波形也被捕獲，輸入電壓在浪涌脈沖處迅速增加。測試板具有 MOV（金屬氧化物變阻器），可在浪涌事件期間鉗位高電壓。 MOV 影響流經(jīng)旁路二極管和升壓二極管的電流。施加了差模浪涌脈沖，導(dǎo)致流經(jīng)旁路二極管的電流出現(xiàn)特殊行為。

浪涌事件后的兩個電流脈沖

浪涌事件后有兩個電流脈沖。個脈沖出現(xiàn)在施加浪涌脈沖時。第二個脈沖是 MOV 鉗位的二次效應(yīng)。當(dāng)MOV鉗位時，整流電壓下降，旁路二極管停止導(dǎo)通。當(dāng) MOV 釋放時，輸入電壓增加，并通過旁路二極管注入第二個脈沖。

由于 PFC 扼流圈限制了快速瞬變，因此流經(jīng)升壓二極管的電流很平穩(wěn)。在工作條件下，升壓二極管（碳化硅二極管）沒有看到任何額外的應(yīng)力。通過二極管的電流在規(guī)格范圍內(nèi)。第二種場景考慮電路中沒有旁路二極管的浪涌抗擾度測試。

旁路二極管的功能被禁用

旁路二極管已從 800 W PFC 板上拆焊。這意味著旁路二極管的所有功能都被禁用。為了獲得與之前場景相同的測試條件，我們應(yīng)用了相同的輸入電壓、輸出負(fù)載和浪涌電流。

當(dāng)浪涌脈沖通過電路時，通過升壓二極管的電流增加到24A。該電流值仍然在數(shù)據(jù)表中給出的浪涌電流規(guī)格范圍內(nèi)。升壓二極管通過了測試，但橋式整流器由于電壓應(yīng)力過高而失敗。

即使不使用旁路二極管，CoolSiC G6 二極管也不會限制 PFC 級的浪涌抗擾度。帶旁路和不帶旁路的設(shè)計之間的比較表明了旁路二極管的明顯優(yōu)勢。它可以充分保護(hù) PFC 電路免受高浪涌電流的影響，并且在穩(wěn)態(tài)條件下不會產(chǎn)生任何額外的功率損耗，因為它僅在陽極上的電壓高于陰極上的電壓時才導(dǎo)通。因此，它是一種在浪涌電流等條件下很少導(dǎo)通的安全元件。