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為什么二極管總是串聯(lián) 而不是并聯(lián)呢
  • 發(fā)布時(shí)間:2020-09-19 17:13:22
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為什么二極管總是串聯(lián) 而不是并聯(lián)呢
串聯(lián)
在串聯(lián)時(shí),需要注意靜態(tài)截止電壓和動(dòng)態(tài)截止電壓的對(duì)稱分布。
二極管
在靜態(tài)時(shí),由于串聯(lián)各元件的截止漏電流具有不同的制造偏差,導(dǎo)致具有 漏電流的元件承受了 的電壓,甚至達(dá)到擎住狀態(tài)。但只要元件具有足夠的擎住穩(wěn)定性,則無(wú)必要在線路中采用均壓電阻。只有當(dāng)截止電壓大于 1200V 的元件串聯(lián)時(shí),一般來(lái)說(shuō)才有必要外加一個(gè)并聯(lián)電阻。
假設(shè)截止漏電流不隨電壓變化,同時(shí)忽略電阻的誤差,則對(duì)于 n 個(gè)具有給定截止電壓 VR 的二極管的串聯(lián)電路,我們可以得到一個(gè)簡(jiǎn)化的計(jì)算電阻的公式:
二極管
以上 Vm 是串聯(lián)電路中電壓的 值,△Ir 是二極管漏電流的 偏差,條件是運(yùn)行溫度為 值。我們可以做一個(gè)安全的假設(shè):
二極管
上式中,Irm 是由制造商所給定的。利用以上估計(jì),電阻中的電流大約是二極管漏電流的六倍。
經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)流經(jīng)電阻的電流約為 截止電壓下二極管漏電流的三倍時(shí),該電阻值便是足夠的。但即使在此條件下,電阻中仍會(huì)出現(xiàn)可觀的損耗。
原則上,動(dòng)態(tài)的電壓分布不同于靜態(tài)的電壓分布。如果一個(gè)二極管 pn 結(jié)的載流子小時(shí)得比另外一個(gè)要快,那么它也就更早地承受電壓。
如果忽略電容的偏差,那么在 n 個(gè)給定截止電壓值 Vr 的二極管相串聯(lián)時(shí),我們可以采用一個(gè)簡(jiǎn)化的計(jì)算并聯(lián)電容的方法:
二極管
以上△QRR 是二極管存儲(chǔ)電量的 偏差。我們可以做一個(gè)充分安全的假設(shè):
條件是所有的二極管均出自同一個(gè)制造批號(hào)?!鱍RR 由半導(dǎo)體制造商所給出。除
了續(xù)流二極管關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)的存儲(chǔ)電量之外,在電容中存儲(chǔ)的電量也同樣需要由正在開通的 IGBT 來(lái)接替。根據(jù)上述設(shè)計(jì)公式,我們發(fā)現(xiàn)總的存儲(chǔ)電量值可能會(huì)達(dá)到單個(gè)二極管的存儲(chǔ)電量的兩倍。
一般來(lái)說(shuō),續(xù)流二極管的串聯(lián)電流并不多見(jiàn),原因還在于存在下列附件的損耗源:
1、pn 結(jié)的 n 重?cái)U(kuò)散電壓;
2、并聯(lián)電阻中的損耗;
3,需要由 IGBT 接替的附加存儲(chǔ)電量
4、由 RC 電路而導(dǎo)致的元件的增加。
所以在高截止電壓的二極管可以被采用時(shí),一般不采用串聯(lián)方案。
的例外是當(dāng)應(yīng)用電路要求很短的開關(guān)時(shí)間和很低的存儲(chǔ)電量時(shí),這兩點(diǎn)正好是地奈亞二極管所具備的。當(dāng)然此時(shí)系統(tǒng)的通態(tài)損耗也會(huì)大大增加。
并聯(lián)
并聯(lián)并不需要附加的 RC 緩沖電路。重要的是在并聯(lián)時(shí)通態(tài)電壓的偏差應(yīng)盡可能小。
一個(gè)判斷二極管是否適合并聯(lián)的重要參數(shù)是其通態(tài)電壓對(duì)溫度的依賴性。如果通態(tài)電壓隨溫度的增加而下降,則它具有負(fù)的溫度系數(shù)。對(duì)于損耗來(lái)說(shuō),這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
如果通態(tài)電壓隨溫度的增加而增加,則溫度系數(shù)為正。
在典型的并聯(lián)應(yīng)用中,這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn),其原因在于,較熱的二極管將承受較低電流,從而導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定。因?yàn)槎O管總是存在一定的制造偏差,所以在二極管并聯(lián)時(shí),一個(gè)較大的負(fù)溫度系數(shù)(>2mV/K)則有可能產(chǎn)生溫升失衡的危險(xiǎn)。
并聯(lián)的二極管會(huì)產(chǎn)生熱耦合
1、在多個(gè)芯片并聯(lián)的模塊中通過(guò)基片;
2、在多個(gè)模塊并聯(lián)于一塊散熱片時(shí)通過(guò)散熱器
一般對(duì)于較弱的負(fù)溫度系數(shù)來(lái)說(shuō),這類熱偶合足以避免具有 通態(tài)電壓的二極管走向溫度失衡。但對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)值>2mM/K 的二極管,我們則建議降額使用,即總的額定電流應(yīng)當(dāng)小于各二極管額定電流的總和。
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