Последовательное и параллельное соединения диодов.
Если для выпрямительной схемы нельзя выбрать нужный тип диода в соответствии с заданным значением обратного напряжения или прямого тока, то используют два или более однотипных диодов с меньшими значениями параметров, включая эти диоды последовательно или параллельно.
Параллельное соединение диодов
Параллельное соединение диодов
При параллельном соединении диодов из-за возможного разброса параметров их токи будут неодинаковыми. Один из этих токов может превысить максимально допустимое значение, что приведёт к выходу из строя сначала одного, а затем и другого диода. Более равномерное распределения тока между параллельно соединёнными диодами достигается включением последовательно с каждым из них одинаковых по номиналу резисторов Rд.
Сопротивление резисторов Rд должно быть в 5…10 раз больше, чем сопротивление диода в
прямом направлении. В мощных выпрямительных устройствах для этой же цели используются индуктивные выравниватели токов.
Расчёт параллельного соединения диодов
Для начала расчёта необходимо определить требуемое количество параллельно соединённых диодов, исходя из того, что ток, проходящий через один диод не должен превышать значения максимально допустимого значения тока для данного типа диода, тогда количество параллельно соединённых диодов будет равно
, где
Im — максимальное значение тока проходящее через диоды,
kT – коэффициент нагрузки по току (может принимать значения от 0,5 до 0,8), Inp — средний прямой ток для данного типа диода.
При дробных значениях расчётного количества диодов округление ведётся в большую сторону.
Значение сопротивления добавочных резисторов определяется по формуле
Object 1
, где n — количество выпрямительных диодов,
Unp.cp — постоянное прямое напряжение для данного типа диодов
Расчитаное сопротивление добавочных резисторов округляют до ближайшего стандартного сопротивления.
Пример расчёта параллельного соединения диодов
Рассчитать выпрямительную цепь, позволяющую получить выпрямленный ток Iвыпр = 550 мА, если используются диоды Д226Б.
Так как средний прямой ток диода Д226Б Iпр. ср = 300 мА, то необходимо применить
несколько параллельно соединённых диодов с добавочными резисторами. Рассчитаем количество параллельно соединённых диодов, примем kT = 0,8
Возьмём n = 3.
Найдём значение сопротивлений добавочных резисторов
Выберем резистор из стандартного ряда сопротивлений Е24 (± 5%) Rдоб = 6,2 Ом
Последовательное соединение диодов
Последовательное соединение диодов
Для обеспечения возможности работы выбранного типа диода в схеме выпрямителя с обратным напряжением, превышающим его максимально допустимое значение, следует соединять однотипные диоды последовательно. Если параметры не совпадают, то один из диодов оказывается под значительно большим напряжением, чем другой. Это может привести к пробою одного, а затем и другого диода. Выравнивание обратного напряжения на последовательно соединенных диодах достигается шунтированием каждого из диодов резистором Rш. Ток, протекающий через эти резисторы, должен быть в 5…10 раз больше
максимально возможного обратного тока диодов. В мощных высоковольтных выпрямительных устройствах для этой же цели диоды шунтируют конденсаторами Сш или
RC-цепью.
Расчёт последовательного соединения диодов
Для начала расчёта необходимо определить количество последовательно соединенных диодов, исходя из того что падение напряжения на каждом отдельно взятом диоде не должно превышать амплитудного значения напряжения, тогда количество последовательно включённых диодов будет равно
|
|
|
|
, где |
|
|
|
Um |
— |
амплитудное |
значение |
напряжения |
проходящее |
через |
диод, |
kH – коэффициент нагрузки по напряжению (может принимать значения от 0,5 до 0,8), Uobp max — максимально допустимое обратное напряжение диода.
При дробных значениях расчётного количества диодов округление ведётся в большую сторону.
Значение сопротивлений шунтирующих резисторов определяется по формуле
, где
Iобp max — максимально допустимый обратный ток диода при максимальной температуре.
Пример расчёта последовательного соединения диодов
Рассчитать выпрямительную цепь для напряжения с амплитудным значением 700В, используя диоды Д226Б.
Так как максимально допустимое обратное напряжение диода Uобр.max = 300В, то для выпрямления необходимо применить цепочку из последовательно соединённых диодов с шунтирующими резисторами. Рассчитаем количество последовательных диодов, примем kH
= 0,7
Возьмём n = 4
Найдём значение сопротивлений шунтирующих резисторов
Выберем резистор из стандартного ряда сопротивлений Е24 (± 5%) Rш = 1 MОм
Включение дополнительных и шунтирующих резисторов неизбежно связано с увеличением потерь мощности и уменьшением КПД выпрямительной схемы.