Резистор и диод последовательно

Зачем соединять диоды последовательно? Можно считать диоды, соединенные последовательно, одним диодом, что увеличивает такой важный параметр, как обратное напряжение диода Uобр. А оно увеличивается пропорционально количеству соединенных диодов. Такое соединение можно увидеть на рисунке 1.

Если каждый диод имеет максимальное обратное напряжение 100 В, то для всего соединения этот параметр увеличивается в три раза до 300 В. Прямой постоянный ток не изменяется. Если ток каждого диода составляет 500 мА, то результирующий диод будет иметь прямой ток 0,5 А и максимальное обратное напряжение 300 В.

Последовательное соединение диодов используется довольно часто. Например, диоды с Up = 1000 В довольно распространены и дешевы. Но если необходимы более высокие напряжения, поиск покажет, что диоды для таких напряжений довольно дороги. Поэтому экономически выгоднее соединить последовательно несколько дешевых диодов, чем поставить один дорогой.

Шунтирование диодов

Характеристики каждого диода, даже диода одного типа, всегда будут немного отличаться. При последовательном соединении диодов необходимо учитывать этот факт. Каждый диод обязательно имеет некоторое внутреннее сопротивление, которое сильно отличается для проводящего и непроводящего состояний. Например, падение напряжения на внутреннем сопротивлении диода при прямом смещении составляет всего около 0,3 В. Но когда диоды соединены последовательно, важную роль играет не прямое, а обратное сопротивление. Обратное напряжение неравномерно распределяется по диодам. Он будет иметь максимум на диоде с наибольшим обратным сопротивлением. С большой вероятностью это может привести к выходу диода из строя. Чтобы избежать такой аварийной ситуации, необходимо шунтировать диоды. Каждый диод последовательно шунтируется резистором. Эти резисторы имеют высокий импеданс и низкую мощность. Пример такого диодного соединения показан на рисунке 2.

Как правило, такие резисторы имеют сопротивление в районе 510 КОм. Такой байпас обеспечивает выравнивание напряжений на подключенных диодах.

При выпрямлении более высоких напряжений необходимо соединять диоды последовательно, чтобы обратное напряжение на каждом диоде не превышало предельного напряжения. Однако из-за различий в обратном сопротивлении разных диодов одного типа обратное напряжение каждого диода может превысить пороговое напряжение, что приведет к выходу диода из строя. Давайте воспользуемся примером, чтобы проиллюстрировать этот момент.

Пусть амплитуда обратного напряжения в некотором выпрямителе равна 1000 В и применены диоды с Uопр max = 400 В. Очевидно, что как минимум три диода должны быть соединены последовательно. Предположим, что обратные сопротивления диодов Rо6р1, = Rобр2 = 1 МОм и Rо6р3 = 3 МОм. Обратное напряжение распределяется пропорционально обратным сопротивлениям, поэтому получаем Uo6p1, = Uобр2 = 200 В и Uo6p3, = 600 В.

На третьем диоде (он, кстати, самый лучший, потому что у него самый высокий Robr) обратное напряжение выше предельного и может быть пробито. Если это произойдет, то 1000 В будет распределено между другими диодами, и на каждом из них будет 500 В. Очевидно, что любой из этих диодов может пробить, после чего все обратное напряжение 1000 В будет приложено к одному диоду, который его не выдержит. Такой последовательный пробой диодов иногда происходит за доли секунды.

Чтобы обеспечить равномерное распределение обратного напряжения по диодам независимо от их обратных сопротивлений, диоды шунтируются резисторами (рис. 2.24).

Рисунок 2.24 — Последовательное подключение диодов

Резисторы Rf должны быть одинаковыми и намного меньше, чем наименьшее из обратных сопротивлений диодов. Но в то же время Rn не должно быть слишком маленьким, чтобы обратный ток не увеличивался слишком сильно, т.е. чтобы выпрямление не ухудшалось. В приведенном примере можно использовать резисторы с сопротивлением 100kΩ.

Тогда при обратном напряжении сопротивление каждой секции схемы, состоящей из диода и шунтирующего резистора, будет чуть меньше 100kΩ, и общее обратное напряжение будет разделено между этими секциями примерно на три равные части. В каждой точке это напряжение будет меньше 400 В, и диоды будут работать надежно. Обычно шунтирующие резисторы имеют сопротивление от десятков до сотен килоом.

Параллельное соединение диодов используется, когда необходимо получить постоянный ток, превышающий предельный ток одного диода. Однако, если диоды одного типа просто соединить параллельно, они окажутся по-разному нагруженными из-за неравных вольт-амперных характеристик, и в некоторых случаях ток будет превышать предельный ток. Разница в токе проводимости диодов одного типа может составлять десятки процентов.

Например, на рис. 2.25 а показаны характеристики прямого тока двух диодов одного типа с Iпр макс = 0,2 А. Пусть требуется, чтобы эти диоды вырабатывали постоянный ток 0,4 А. Если они соединены параллельно, то напряжение на первом диоде при токе 0,2 А составляет 0,4 В (кривая 1). Второй диод при том же напряжении будет иметь ток всего 0,05 А (кривая 2). Поэтому общий ток составит 0,25 А, а не 0,4 А. Увеличение напряжения на диодах невозможно, поскольку ток в первом диоде станет больше предельного тока.

Рисунок 2.25 — Параллельное подключение диодов

Для получения тока 0,2 А на втором диоде необходимо напряжение 0,5 В, что на 0,1 В больше, чем на первом диоде. Поэтому, чтобы настроить диоды на правильную работу, к ним должно быть приложено напряжение 0,5 В, но последовательно с первым диодом должен быть включен выравнивающий резистор (рис. 2.25, б) — для поглощения избыточного напряжения для первого диода 0,1 В. Видно, что сопротивление этого резистора Ru = 0,1 : 0,2 = 0,5 Ом. При таком резисторе оба диода будут одинаково нагружены током 0,2 А.

На практике редко используется более трех диодов в параллель. Уравнительные резисторы с сопротивлением в десятых долях ома или единицах ома обычно подбираются экспериментально, пока диоды не будут иметь одинаковый ток в рабочем режиме. Иногда включают эквипотенциальные резисторы с сопротивлением, в несколько раз превышающим прямое сопротивление диодов, так что ток в каждом диоде в основном определяется сопротивлением Ru.

Но в этом случае возникает дополнительное падение напряжения на Ry, которое в несколько раз превышает прямое напряжение диодов, и эффективность, очевидно, снижается. Если нежелательно включать балансировочные резисторы, следует выбрать диоды с примерно одинаковыми характеристиками. Однако, по возможности, рекомендуется не соединять диоды параллельно.

Не нашли то, что искали? Используйте поиск:

Лучшие высказывания: при сдаче лабораторной работы студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9514 — | 7342 — или прочесть всю статью.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором размещенного материала. Но он предоставляет возможность бесплатного использования. Было ли нарушено авторское право? Свяжитесь с нами | Обратная связь.

Снова активируйте AdBlock!
и обновите страницу (F5)
Мне это очень нужно.

Почему диоды соединены последовательно? Последовательное соединение диодов можно считать одним диодом, что приводит к увеличению такого важного параметра, как обратное диодное напряжение Uобр. А оно увеличивается пропорционально количеству подключенных диодов. Такое соединение можно увидеть на рисунке 1.

Если каждый диод имеет максимальное обратное напряжение 100 В, то для всего соединения этот параметр увеличивается в три раза до 300 В. Прямой постоянный ток не изменяется. Если ток каждого диода составляет 500 мА, то результирующий диод будет иметь прямой ток 0,5 А и максимальное обратное напряжение 300 В.

Последовательное соединение диодов используется довольно часто. Например, диоды с Up = 1000 В довольно распространены и дешевы. Но если необходимы более высокие напряжения, поиск покажет, что диоды для таких напряжений довольно дороги. Поэтому экономически выгоднее соединить последовательно несколько дешевых диодов, чем поставить один дорогой.

Шунтирование диодов

Характеристики каждого диода, даже диода одного типа, всегда будут немного отличаться. При последовательном соединении диодов необходимо учитывать этот факт. Каждый диод обязательно имеет некоторое внутреннее сопротивление, которое сильно отличается для проводящего и непроводящего состояний. Например, падение напряжения на внутреннем сопротивлении диода при прямом смещении составляет всего около 0,3 В. Но когда диоды соединены последовательно, важную роль играет не прямое, а обратное сопротивление. Обратное напряжение неравномерно распределяется по диодам. Он будет иметь максимум на диоде с наибольшим обратным сопротивлением. С большой вероятностью это может привести к выходу диода из строя. Чтобы избежать такой аварийной ситуации, необходимо шунтировать диоды. Каждый диод последовательно шунтируется резистором. Эти резисторы имеют высокий импеданс и низкую мощность. Пример такого диодного соединения показан на рисунке 2.

Как правило, такие резисторы имеют сопротивление в районе 510 КОм. Такой байпас обеспечивает выравнивание напряжений на подключенных диодах.

Оцените статью
Добавить комментарий