【導(dǎo)讀】二極管串聯(lián)不均壓主要原因來(lái)自自身和外部?jī)深?。自身原因主要由加工工藝造成的,外因主要是由外部電路造成的。同一批次生產(chǎn)出來(lái)二極管的伏安特性不一致,造成二極管的靜態(tài)不均壓;反向恢復(fù)時(shí)間及開通狀態(tài)的不一致造成二極管的動(dòng)態(tài)不均壓目。外部電路設(shè)計(jì)會(huì)造成雜散電感和電容,在高壓高頻環(huán)境中會(huì)造成不均壓?jiǎn)栴}。
二極管串聯(lián)不均壓因素分析
二極管串聯(lián)不均壓主要原因來(lái)自自身和外部?jī)深悺W陨碓蛑饕杉庸すに囋斐傻?,外因主要是由外部電路造成的。同一批次生產(chǎn)出來(lái)二極管的伏安特性不一致,造成二極管的靜態(tài)不均壓;反向恢復(fù)時(shí)間及開通狀態(tài)的不一致造成二極管的動(dòng)態(tài)不均壓目。外部電路設(shè)計(jì)會(huì)造成雜散電感和電容,在高壓高頻環(huán)境中會(huì)造成不均壓?jiǎn)栴}。
二極管串聯(lián)不均壓誤區(qū)分析
1、宏觀下二極管串聯(lián)不均壓分析
《二極管串聯(lián)不需要均壓電阻》一文給出二極管串聯(lián)不需均壓,這是從宏觀上分析得出的,主要考慮的是二極管自身因素的影響。
如圖1所示,二個(gè)二極管串聯(lián),外接反向直流電壓。反向飽和電流較小的二極管承受電壓較大,因?yàn)閮蓚€(gè)二極管串聯(lián),在外部施加電壓額定的J隋況下,反向飽和電流是不變的。如圖2所示,假設(shè)兩個(gè)二極管僅反向飽和電流存在差異,D2的反向飽和電流較小??梢悦黠@得出上述結(jié)論。
在實(shí)際運(yùn)行中,宏觀上二極管由于自身差異導(dǎo)致壓降不同如圖2所示。當(dāng)外界電壓U加大到D2上的壓降到達(dá)臨界點(diǎn)時(shí),由于D1反向飽和電流大導(dǎo)致其壓降相對(duì)較小,當(dāng)D2達(dá)到臨界壓降時(shí),D1仍然處于安全穩(wěn)定區(qū)域。U再次加大,按照上述分析,D2上壓降將突破臨界轉(zhuǎn)折電壓,二極管擊穿造成電流急劇增加,但是D1和D2是串聯(lián)于主電路中,D1電流必然隨著D2增加,但是從Dl的伏安曲線得知,D1通過(guò)大電流時(shí)其反向壓降應(yīng)該達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓,故u1和u2之和大于U,推測(cè)不成立。因此,U加大時(shí),D2的電壓不會(huì)繼續(xù)增加,而D1的電壓會(huì)繼續(xù)增加,直至u增加到超過(guò)二個(gè)管子的反向耐壓之和,此時(shí)會(huì)出現(xiàn)二極管擊穿。多個(gè)管子的分析也是如此,可參照《二極管串聯(lián)不需要均壓電阻》
2、微觀下二極管串聯(lián)不均壓分析
二極管的引腳、二極管在電路板上的布局等等在高壓高頻環(huán)境下自然而然演變成雜散電容和電感。雜散電容和電感的引入直接影響二極管的開通和關(guān)斷波形。電容的引入阻止電壓的突變而電感的引入則阻止電流的突變。《用于高壓高頻整流的二極管串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}》給出了在高頻下二極管串聯(lián)等效電路圖,如圖3所示C1為二極管結(jié)電容,R為二極管反向電阻,C2為二極管對(duì)高壓形成的雜散電容,C3為二極管對(duì)地形成的雜散電容,同時(shí)從微觀角度分析了二極管串聯(lián)不均壓的原因及后果。在文獻(xiàn)目中提出二極管自身因素可以通過(guò)選用同—批次生產(chǎn)的二極管來(lái)近似解決,重點(diǎn)考慮外部因素。
二極管串聯(lián)的應(yīng)用
電除塵器高頻電源輸出高頻PWM波經(jīng)升壓變壓器再經(jīng)過(guò)整流模塊終輸出近似直線的電壓波形。整流模塊集成在升壓變壓器中,采用的是二極管串聯(lián)模式,因?yàn)殡妷旱燃?jí)比較高,一般考慮達(dá)到10KV以上。由于輸出電壓波形JD要求不高,故采用二極管直接串聯(lián)方式即可,選用高頻整流二極管,整流輸出仿真波形如圖4所示,實(shí)測(cè)波形如圖5所示。
如圖所示,整流輸出電壓出現(xiàn)高低波峰,這是由于雜散參數(shù)即外部因素的影響,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,二極管的制作工藝在不斷提高,其自身因素的影響已經(jīng)微乎其微。
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