دیود یکسوکننده با بازیابی نرم (Soft Recovery Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود یکسوکننده با بازیابی نرم (Soft Recovery Diode) :
دیود یکسوکننده با بازیابی نرم (Soft Recovery Diode) نوع خاصی از دیودهای بازیابی سریع (Fast Recovery Diodes) است که در آنها شکل موج جریان معکوس در هنگام خاموش شدن، به جای قطع ناگهانی (Abrupt)، به آرامی و با شیب ملایم به صفر می رسد. این رفتار "نرم" باعث کاهش نوسانات ولتاژ (Ringings) و نویز الکترومغناطیسی (EMI) در مدار می شود.
در دیودهای بازیابی سریع معمولی، وقتی دیود از حالت هدایت به قطع سوئیچ می شود، جریان معکوس پس از رسیدن به یک پیک منفی، به طور ناگهانی قطع می شود. این قطع ناگهانی باعث ایجاد نوسانات با فرکانس بالا در ولتاژ دو سر دیود می شود. در دیودهای بازیابی نرم، این قطع تدریجی است و نوسانات کمتری ایجاد می کند.
مکانیزم بازیابی نرم با کنترل پروفایل ناخالصی (Doping Profile) در ساختار دیود حاصل می شود. با ایجاد یک شیب ملایم در غلظت ناخالصی در ناحیه نزدیک پیوند، حامل های ذخیره شده به تدریج تخلیه می شوند و جریان معکوس به آرامی کاهش می یابد. این ساختار "Field Stop" یا "Soft Recovery" نامیده می شود.
مزیت اصلی دیود بازیابی نرم کاهش EMI و نوسانات ولتاژ است. این ویژگی طراحی فیلترهای EMI را ساده تر می کند و نیاز به مدارات اسنابر (Snubber) را کاهش می دهد. همچنین تنش ولتاژ روی کلیدهای اصلی (مانند MOSFETها) را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان مدار را افزایش می دهد.
پارامترهای مهم دیود بازیابی نرم علاوه بر زمان بازیابی معکوس (t_rr) شامل ضریب نرمی (Softness Factor) است. این ضریب نسبت زمان بازیابی تا پیک منفی به زمان بازیابی بعد از پیک است. هرچه این ضریب بزرگتر باشد، بازیابی نرم تر است. همچنین حداکثر جریان معکوس (I_RM) در هنگام بازیابی نیز مهم است.
کاربرد اصلی دیود بازیابی نرم در مبدل های رزونانسی (Resonant Converters) و مبدل های با سوئیچینگ نرم (Soft-Switching Converters) مانند مبدل های LLC و مبدل های Phase-Shifted Full-Bridge است. در این مبدل ها، نوسانات ناخواسته می توانند عملکرد را مختل کنند و دیودهای بازیابی نرم ضروری هستند.
کاربرد دیگر در مدارات PFC با فرکانس بالا و درایوهای موتور با IGBT است. در این کاربردها، کاهش EMI و افزایش قابلیت اطمینان اهمیت دارد. دیودهای بازیابی نرم همچنین در منابع تغذیه مخابراتی و تجهیزات پزشکی که EMI باید حداقل باشد، استفاده می شوند.
سری معروف دیودهای بازیابی نرم شامل خانواده های "Soft Recovery" از تولیدکنندگانی مانند IXYS، Vishay، و Infineon هستند. این دیودها معمولا در دیتاشیت با علامت "Soft Recovery" یا "S" مشخص می شوند. نمونه ها شامل سری DSEP (از IXYS) و سری 8ETH (از Infineon) هستند.
یکی از چالش های دیود بازیابی نرم، معمولا افت ولتاژ مستقیم (V_F) کمی بالاتر نسبت به دیودهای بازیابی تیز (Abrupt Recovery) با سرعت مشابه است. این به دلیل ساختار خاص برای نرم کردن بازیابی است. طراح باید بین کاهش EMI و افزایش تلفات هدایت مصالحه کند.
دمای کاری بر رفتار بازیابی نرم تأثیر می گذارد. با افزایش دما، ضریب نرمی ممکن است تغییر کند. در طراحی مدار، باید اطمینان حاصل شود که رفتار بازیابی در کل محدوده دمای کاری، نرم باقی می ماند. برخی دیودها برای حفظ نرمی در دماهای بالا طراحی شده اند.
در نهایت، دیود یکسوکننده با بازیابی نرم یک انتخاب عالی برای کاربردهایی است که EMI و قابلیت اطمینان در اولویت هستند. با افزایش توجه به مسائل EMI در استانداردهای بین المللی (مانند CISPR)، استفاده از این دیودها رو به افزایش است. آنها نقش مهمی در طراحی منابع تغذیه با چگالی توان بالا و نویز کم ایفا می کنند.
