一、二极管在电源电路中的典型应用与设计要点

二极管在电源中更多承担单向导通、整流、续流、钳位、保护等功能，看似简单，但选型失误往往直接导致效率下降、发热异常甚至击穿失效。

1. 整流二极管（AC-DC 前端）

典型应用

• 工频整流（桥式整流）

• 高频整流（开关电源次级）

关键参数

• 反向耐压 VRRM：≥ 输入峰值电压 × 1.3~2

• 正向平均电流 IF(AV)：≥ 实际电流 × 1.5

• 正向压降 VF：影响效率和发热

• 反向恢复时间 trr（高频场景关键）

设计要点

• 工频整流：普通整流二极管（1N540x、GBU）

• 高频整流：快恢复 / 超快恢复 / 肖特基

• 次级整流中，trr 过大 = 开关损耗 + EMI 上升

• 并联使用需注意电流均流（VF 离散性）

2. 肖特基二极管（高频、低压电源）

典型应用

• DC-DC 次级整流

• OR-ing 防反接

• 低压大电流输出

优势

• VF 低（0.2~0.4V）

• 无反向恢复时间（trr≈0）

设计风险

• 反向耐压低

• 反向漏电流随温度急剧上升

工程建议

• 留足耐压裕量（≥1.5倍）

• 高温环境慎用

• 高压输出（>60V）不建议肖特基

3. 续流二极管（感性负载保护）

典型应用

• DC-DC Buck 电路

• 继电器、马达驱动

• MOSFET / 三极管开关负载

作用

• 吸收感性反向电压

• 防止开关器件击穿

设计要点

• 位置要靠近开关器件

• 反向恢复越快越好

• Buck 电路中优先肖特基或同步整流

4. 保护类二极管（TVS / 防反接）

典型应用

• 输入浪涌保护

• 反接保护

• 过压钳位

设计要点

• TVS 的箝位电压与功率等级

• 防反接二极管要权衡压降 vs 效率

• 高电流系统推荐 MOS 反接方案

二、三极管在电源电路中的典型应用与设计要点

三极管在电源中主要承担放大、开关、调节角色，尤其在线性电源和中小功率场景仍不可替代。

1. 三极管作为线性调整管

典型应用

• 线性稳压电源

• LDO 外围功率扩展

• 电流源/恒流充电

工作状态

• 放大区（非饱和）

关键参数

• Vce(max)：输入输出差压

• Ic(max)：负载电流

• 功耗 Pd = (Vin – Vout) × Iout

• SOA（安全工作区）

设计要点

• 必须核算最坏工况功耗

• 加足散热（铜箔 / 散热片）

• 注意热失控风险（尤其 NPN）

2. 三极管作为开关管（低频/中小功率）

典型应用

• 辅助电源

• 继电器驱动

• 简单 DC-DC 控制

工作状态

• 截止 / 饱和

设计要点

• 保证基极驱动电流充足

• 计算饱和条件：Ib ≥ Ic / β(sat)

• 饱和压降 Vce(sat) 决定发热

• 高频场景效率不如 MOSFET

3. 三极管在启动、电流检测电路中的应用

典型应用

• 开关电源启动电路

• 过流保护

• 电压采样比较

优势

• 成本低

• 模拟特性自然

• 抗干扰能力强

设计要点

• 注意温漂对检测精度的影响

• 小信号三极管需关注噪声参数

• 合理设置偏置，避免误触发

三、二极管与三极管在电源设计中的协同关系

四、电源设计中的常见误区（工程踩坑总结）

1. 只看耐压，不看 trr → 高频损耗炸裂

2. 三极管不算 SOA → 现场高温失效

3. 肖特基耐压压线用 → 温升后反向击穿

4. 续流二极管放得太远 → MOSFET 莫名损坏

5. 线性调整管不算功耗 → “为什么一上电就烫？”

五、工程选型经验一句话总结

• 高频、高效率 → 二极管看 trr，三极管慎用

• 低压大电流 → 肖特基 or 同步整流

• 线性稳压 → 功耗、SOA、散热是核心

• 保护设计 → 二极管比事后分析便宜得多