Послідовне і паралельне з’єднання випрямних діодів - студопедія

При випрямленні більш високих напруг доводиться з'єднувати діоди послідовно, з тим, щоб зворотна напруга на кожному діоді не перевищувало граничного. Але внаслідок розкиду зворотних опорів у різних екземплярів діодів одного і того ж типу окремих діодах зворотна напруга може виявитися вище граничного, що спричинить пробій діодів. Пояснимо це прикладом.

Нехай в деякому випрямлячі амплітуда зворотної напруги становить 1000 В і застосовані діоди з Uобрmax = 400 В. Очевидно, що необхідно з'єднати послідовно не менше трьох діодів. Припустимо, що зворотні опору діодів Rо6р1. = Rобр2 = 1 МОм і Rо6р3 = 3 МОм. Зворотна напруга розподіляється пропорційно зворотним опорам, і тому вийде Uо6р1. = Uобр2 = 200 В і Uо6р3. = 600 В.

На третьому діоді (до речі кажучи, він є найкращим, тому що у нього найбільша Rобр) зворотна напруга вище граничного, і він може бути пробитий. Якщо це станеться, то напруга 1000 В розподілиться між рештою діодами і на кожному з них буде 500 В. Ясно, що будь-який з цих діодів може пробитися, після чого всі зворотна напруга 1000 В буде докладено до одного діода, який його не витримає. Такий послідовний пробій діодів іноді відбувається за частки секунди.

Для того щоб зворотна напруга розподілялося рівномірно між діодами незалежно від їх зворотних опорів, застосовують шунтування діодів резисторами (рисунок 2.24).

Малюнок 2.24 - Послідовне з'єднання діодів

Опору Rш резисторів повинні бути однакові і значно менше найменшого із зворотних опорів діодів. Але разом з тим Rш не повинно бути занадто малим, щоб надмірно НЕ зріс ток при зворотній напрузі, т. Е. Щоб не погіршився випрямлення. Для розглянутого прикладу можна взяти резистори з опором 100 кОм.

Тоді при зворотній напрузі опір кожної ділянки ланцюга, що складається з діода і шунтирующего резистора, буде дещо менше 100 кОм і загальне зворотна напруга розділиться між цими ділянками приблизно на три рівні частини. На кожній дільниці це напруга виявиться менше 400 В і діоди будуть працювати надійно. Зазвичай шунтуючі резистори мають опір від декількох десятків до декількох сотень кіло.

Паралельне з'єднання діодів застосовують в тому випадку, коли потрібно отримати прямий струм, більший граничного струму одного діода. Але якщо діоди одного типу просто з'єднати паралельно, то внаслідок неоднаковості вольтамперних характеристик вони виявляться по-різному навантаженими і в деяких ток буде більше граничного. Різниця в прямому струмі у однотипних діодів може становити десятки відсотків.

Для прикладу на малюнку 2.25, а показані характеристики прямого струму двох діодів одного і того ж типу, у яких Iпрmax = 0,2 А. Нехай від цих діодів потрібно отримати прямий струм 0,4 А. Якщо їх з'єднати паралельно, то при струмі 0 , 2 А на першому діоді напруга дорівнює 0,4 В (крива 1). А на другому діоді при такій же напрузі струм буде лише 0,05 А (крива 2). Таким чином, загальний струм складе 0,25 А, а не 0,4 А. Збільшувати напругу на діодах можна, так як в першому діоді струм стане більше граничного.

Малюнок 2.25 - Паралельне з'єднання діодів

З характеристик видно, що для отримання в другому діоді струму 0,2 А треба мати на ньому напруга 0,5 В, т. Е. На 0,1 В більше, ніж на першому діоді. Тому, щоб встановити правильний режим роботи діодів, треба підвести до них напругу 0,5 В, але послідовно з першим діодом включити зрівняльний резистор (рисунок 2.25, б) - зметою поглинання зайвого для першого діода напруги 0,1 В. Ясно, що опір цього резистора Rу = 0,1. 0,2 = 0,5 Ом. При наявності такого резистора обидва діода будуть навантажені однаково струмом в 0,2 А.

Практично рідко включають паралельно більше трьох діодів. Зрівняльні резистори з опором в десяті частки ома або одиниці ом зазвичай підбирають експериментально до отримання в робочому режимі однакових струмів в діодах. Іноді включають зрівняльні резистори з опором, в кілька разів більшим, ніж пряме опір діодів, для того щоб струм в кожному діоді визначався головним чином опором Rу.

Але в цьому випадку відбувається додаткове падіння напруги на Ry, що перевищує в кілька разів пряме напруга діодів, і ККД, звичайно, знижується. Якщо небажано включати зрівняльні резистори, то треба підібрати діоди з приблизно однаковими характеристиками. Однак рекомендується по можливості не вдаватися до паралельному з'єднанню діодів.