Одним з найважливіших пристроїв в силових ланцюгах є діоди, хоча вони, серед іншого, мають такі обмеження: вони є односпрямованими пристроями, і струм не може протікати в напрямку, протилежному до провідності. Єдина процедура управління полягає в інвертуванні напруги між анодом і катодом.

Силові діоди характеризуються тим, що в провідному стані вони повинні витримувати сильний струм при невеликому падінні напруги. І навпаки, вони повинні бути здатні витримувати сильну негативну анодну напругу з невеликою інтенсивністю витоку.

зворотна напруга

Діод відповідає рівнянню:


Характерною кривою буде така, яку можна побачити у верхній частині, де:

VRRM: максимальна зворотна напруга
RV: розтягнення ліктя.

Далі ми побачимо найважливіші характеристики діода, які ми можемо згрупувати наступним чином:

  • Статичні характеристики:
    • Параметри блокування (зворотне зміщення).
    • Параметри руху.
    • Статична модель.
  • Динамічні характеристики:
    • Зворотний час відновлення (trr).
    • Вплив trr на комутацію.
    • Прямий час відновлення.
  • Повноваження:
    • Максимальна розсіювана потужність.
    • Середня потужність, що розсіюється.
    • Повторювана пікова зворотна потужність.
    • Неповторювана пікова зворотна потужність.
  • Теплові характеристики.
  • Захист від перевантаження струмом.


Параметри в замку

  • Зворотна пікова робоча напруга (VRWM): це той, який може підтримуватися пристроєм безперервно, без небезпеки злому лавиною.
  • Повторювана пікова зворотна напруга (VRRM): це той, який може підтримуватися з піками в 1 мс, що повторюється кожні 10 мс безперервно.
  • Неповторювана пікова зворотна напруга (VRSM): це той, який можна підтримувати лише один раз протягом 10 мс кожні 10 хвилин або більше.
  • Розривний стрес (VBR): якщо його досягти, навіть один раз, протягом 10 мс діод може бути зруйнований або погіршити його характеристики.
  • Безперервна зворотна напруга (VR): - пряма напруга, яку діод підтримує в блокувальному стані.

Параметри руху

  • Номінальний середній струм (ПЧ (AV)): є середнім значенням максимальної інтенсивності синусових імпульсів 180us, яку діод може витримати.
  • Повторювана пікова інтенсивність (IFRM): це той, який можна підтримувати кожні 20 мс, з тривалістю піку 1 мс, при певній температурі капсули (зазвичай 25є).
  • Неповторюваний піковий прямий струм (IFSM): - максимально допустима пікова інтенсивність раз на 10 хвилин тривалістю 10 мс.
  • Інтенсивність руху вперед (IF): струм, який протікає через діод, коли він знаходиться в стані провідності.

Статичні діодні моделі


Різні моделі діодів у їх безпосередній області (статичні моделі) представлені на малюнку вище. Ці моделі полегшують проведення розрахунків, для яких ми повинні вибрати відповідну модель відповідно до необхідного рівня точності.

Ці моделі часто використовуються для обчислень вручну, резервуючи більш складні моделі для моделювальних програм, таких як PSPICE. Ці моделі, як правило, надаються виробником і навіть можуть бути вже в бібліотеках програми.

Зворотний час відновлення

Якщо ми подивимося на графік, то можна розглянути Qrr для площі трикутника:


Звідки:


Для розрахунку параметрів IRRM та Qrr можна взяти один із наступних двох випадків:

  • Для ta = tb trr = 2ta
  • Для ta = trr tb = 0
У першому випадку ми отримуємо:


А у другому випадку:

Вплив trr на комутацію

Якщо час перемикання діода не є незначним:

  • Робоча частота обмежена.
  • Під час зворотного часу відновлення відбувається розсіювання потужності.
Отже, для високих частот ми повинні використовувати діоди швидкого відновлення.

Фактори, від яких залежить trr:

  • Чим вищий IRRM, тим нижчий trr.
  • Чим більше основний струм через діод, тим більше зберігається ємність, а отже, і більший trr.

Прямий час відновлення

tfr (прямий час відновлення): - час, що проходить між моментом, коли напруга катод-вузол стає позитивною, і моментом, коли напруга стабілізується при значенні VF.

Цей час значно коротший, ніж час зворотного відновлення, і зазвичай не спричиняє значних втрат потужності.
Повернення

Максимальна розсіювана потужність (Pmбx)

Середня розсіяна потужність (PAV)

Визначається середня потужність (PAV), яку може розсіювати пристрій, наприклад:


Якщо ми включимо статичну модель у цей вираз, це дасть результат:


і як:

- номінальний середній струм

- ефективна квадратична інтенсивність

Нарешті ми маємо:


Як правило, виробник включає в таблиці характеристик аркушів, що вказують потужність, що розсіюється елементом для відомої інтенсивності.

Ще однією інформацією, яку може надати виробник, є криві, які співвідносять середню потужність із середньою інтенсивністю та форм-фактором (оскільки форм-фактор - це ефективна інтенсивність, поділена на середню інтенсивність).

Пік повторюваної зворотної потужності (PRRM)

Неповторювана пікова зворотна потужність (PRSM)

Температура спаю (Tjmбx)

Іноді замість температури переходу нам дають "діапазон робочих температур", що означає, що пристрій виготовлено для роботи в діапазоні температур між двома значеннями, одним мінімальним та іншим максимальним.

Температура зберігання (Tstg)

Тепловий опір з'єднання-контейнер (Rjc)

де Tc - температура контейнера, а Pmбx - максимальна розсіювана потужність.

Термічний опір контейнера-дисипатора (Rcd)

Основні причини перенапруги

Ці перевантаження призводять до величезного підвищення температури в стику, який не в змозі евакуювати утворені калорії, майже миттєво переходячи в стан короткого замикання (теплова лавина).

Органи захисту

Запобіжники, як вказує їх назва, діють шляхом плавлення металу, з якого вони складаються, і їх характеристики вказуються відповідно до потужності, з якою вони можуть впоратися; Ось чому рейтинг запобіжника визначається не тільки його діючим значенням струму, але також його I 2 т та його напругою.

Параметр I 2 t

Ми повинні вибрати запобіжник, значення якого на 2 т менше, ніж у діода, оскільки тоді буде знищений запобіжник, а не діод.