DCDC二极管怎么选才不会炸？90%的工程师第一步就算错了！

很多人第一次设计DC/DC 电源时，都会认为二极管很好选，无非就是电流比输出电流大一点，耐压比输入电压高一点，再选个肖特基。结果样机一上电，二极管温度八九十度，严重时甚至直接烧毁。

后来换了一颗更大的二极管，温度依旧没有明显下降。问题到底出在哪里？其实，很多工程师第一步就算错了二极管电流。二极管真正需要承受的，并不是输出电流，而是平均导通电流、RMS电流以及由此产生的功耗。不同拓扑，这几个参数完全不同。

今天就结合DC/DC工作原理，把二极管选型讲透。

为什么DCDC需要二极管？

无论Buck、Boost还是Buck-Boost，二极管都有一个共同作用给电感提供续流通路。MOS导通时电感储能，MOS关断时电感电流不能突变。于是二极管开始导通，电感中的能量继续流向负载。因此二极管并不是一直工作它只在MOS关断期间导通。

所以它的平均电流一定和占空比有关。这一点，也是很多人容易忽略的地方。

很多资料都会给出下面几个公式，对于连续导通模式CCM，平均二极管电流可写成

其中：IL为平均电感电流，D为占空比。这一关系适用于常见DC/DC拓扑，也是理解二极管导通规律的基础。不过，不同拓扑由于电感电流与输出电流之间的关系不同，因此最终结果并不一样。

Buck最容易算，因为平均电感电流就是输出电流。即：

因此平均二极管电流就是：

什么意思？假设输入12V，输出5V，输出3A，那么占空比

于是二极管平均电流：

很多人误认为二极管应该按3A选，实际上真正长期流过二极管的平均电流只有1.75A，但是千万不要因此直接选择2A二极管。因为还有下面要计算的功耗。为什么Buck最高温出现在高输入电压？很多人觉得输入电压越低，MOS越辛苦，其实二极管正好相反。因为Buck：

输入越高，占空比越小，于是1-D越来越大。这意味着二极管导通时间越来越长，平均电流越来越大。所以Buck二极管最大的损耗发生在最高输入电压，这是很多人做Worst Case计算时最容易算反的地方。

Boost电路里输出电流并不是连续流经电感，真正连续流动的是输入电流，因此Boost中平均二极管电流就是输出电流，即：

和输入电压没有关系，很多新人第一次看到这里都会觉得奇怪。实际上很好理解，MOS关断以后整个输出电流全部流经二极管。因此平均值就是输出电流，不需要再乘1-D三、Buck-Boost也是一样Buck-Boost工作方式与Boost类似，输出侧电流全部经过二极管，因此：

这一点很多教材也容易混淆，实际上只要记住输出电流是不是全部经过二极管。就不会记错。第二步：计算二极管功耗二极管发热主要来自正向压降，平均导通损耗：

例如肖特基，正向压降0.45V，Buck平均二极管电流1.75A，那么：

不到1W但是如果换成普通快恢复二极管压降0.9V功耗立即变成1.58W，几乎翻倍。因此低压大电流DC/DC几乎都会使用肖特基，不是因为恢复快，而是压降低，功耗少，温度低。

很多资料都会写额定电流大于平均电流即可，其实很少这么干，经验一般都是额定电流至少是计算值的2倍。为什么？因为数据手册标称电流通常是在理想散热条件下测得，实际PCB温升远高于实验室。

另外肖特基还有一个特点额定电流越大，正向压降通常越低，例如同系列3A型号VF约0.55V，5A型号VF约0.42V，虽然价格贵一点。但是功耗反而下降，温升明显降低。因此很多电源设计都会适当放大一级规格，而不是卡着计算值选择。

很多工程师最喜欢问耐压到底看哪里？其实规律非常简单。Buck二极管反向截止时承受输入电压，因此：

通常建议至少留20%安全裕量，例如24V输入，一般直接选40V或者60V，Boost则不同，MOS导通时二极管两端承受输出电压。因此：

Buck-Boost要求最高，因为二极管需要承受输入电压加输出电压，即：

所以Buck-Boost的耐压往往比前两种高得多，也是最容易因为耐压不足导致失效的拓扑之一。

随着输出电流越来越大，二极管压降已经成为效率瓶颈。例如输出20A，即使VF只有0.4V，功耗：

一个二极管发热8W，几乎不可接受。因此现代同步Buck基本都会采用MOS代替肖特基，这就是同步整流，MOS导通压降实际上变成几十安培下。

功耗远远小于肖特基损耗，这也是为什么现在大电流DC/DC几乎都已经进入同步整流时代。