logo

Главная Полупроводниковые приборы Выпрямительные диоды Параметры

Выпрямительные диоды: Параметры выпрямительных диодов

Печать
Схемотехника - Схемотехника и конструирование схем

 

Выпрямительные диоды характеризуются статическими (\(U_{пр}\), \(I_{пр}\)), динамическими (\(I_{пр ср}\), \(U_{пр ср}\), \(I_{обр ср}\), \(U_{обр ср}\), \(f_р\), \(R_д\), \(C_д\)) и предельно допустимыми параметрами (\(I_{пр ср max}\), \(P_{д max}\), \(U_{обр max}\), \(U_{обр и max}\), \(T_{п max}\), \(I_{и max}\)). Для выпрямительных диодов большое значение имеет характер нагрузки (активная, емкостная или индуктивная), влияющий на форму и значение протекающего тока, т.е. определяющий режим работы диода.

Обратное напряжение (\(U_{обр max}\), \(U_{обр и п max}\), \(U_{обр и нп max}\)). Величина \(U_{обр max}\) соответствует максимально допустимому постоянному обратному напряжению, при котором диод может эксплуатироваться в течение всего срока службы. \(U_{обр и п max}\) — максимально допустимое импульсное повторяющееся напряжение. При непрерывно приложенном переменном импульсном напряжении \(U_{обр и п max}\) гарантируется долговременная работоспособность диода, например, в выпрямителе. Значение неповторяющегося импульсного обратного напряжения (\(U_{обр и нп max}\)) определяет перегрузочную способность диода по напряжению. Неповторяющееся переходное напряжение обусловливается обычно внешней причиной, и предполагается, что его действие исчезает полностью до появления следующего переходного напряжения. В документации на некоторые типы выпрямительных диодов установлено только одно из перечисленных допустимых значений напряжений: \(U_{обр и п max}\) либо \(U_{обр max}\). При этом следует иметь в виду, что при установлении нормы только на \(U_{обр max}\) допускается работа диода и при \(U_{обр и п max}\), равном \(U_{обр max}\), а при установлении нормы только на \(U_{обр и п max}\) постоянное рабочее напряжение следует снижать на 30...40% по сравнению с \(U_{обр и п max}\), например, при работе диода в резервируемых источниках питания постоянного тока. Каждое из перечисленных значений напряжения устанавливается, как правило, для всего диапазона рабочих температур.

Прямой ток (\(I_{пр max}\), \(I_{пр ср max}\)). Для прямого тока, в зависимости от условий эксплуатации диодов, также может нормироваться несколько его значений. Максимально допустимый прямой постоянный ток (\(I_{пр max}\)) в основном приводится для диодов малой мощности. Обычно наряду с \(I_{пр max}\) или вместо него указывается максимально допустимый средний ток (\(I_{пр ср max}\)), который важен при применении диодов в выпрямителях. Следует иметь в виду, что приводимые в технической документации средние значения токов выпрямительных диодов соответствуют их работе на активную нагрузку, при угле проводимости тока \(\beta = {180^{\circ}}\). Значение этого тока гарантируется на основании проводимых на предприятиях-изготовителях испытаний в течение заданного времени в указанном режиме. В этом случае максимальное амплитудное значение тока составляет \(3,14 \cdot I_{пр ср max}\), а его действующее значение — \(1,57 \cdot I_{пр ср max}\).

При работе диодов в выпрямителях на активно-емкостную нагрузку амплитудное и действующее значения тока могут значительно превышать их нормированное значение при активной нагрузке, поскольку угол проводимости в этом случае может уменьшаться (рис. 2.3‑2). Так, например, при допустимом коэффициенте пульсаций на выходе выпрямителя 0,1% максимальное амплитудное значение тока выпрямительных диодов (\(I_{пр и п}\)) может достигать \(15 \cdot I_{пр ср max}\), а действующее значение — \(3,5 \cdot I_{пр ср max}\), хотя среднее его значение будет оставаться равным \(I_{пр ср max}\). Поэтому при разработке радиоэлектронной аппаратуры в целях исключения перегрузки диодов по величине действующего и амплитудного значений токов и их перегрева при работе на активно-емкостную нагрузку значение среднего тока через каждый диод следует снижать не менее чем в 2,2 раза по сравнению с заданным в технической документации значением \(I_{пр ср max}\) диода. Практически, для однополупериодного выпрямителя и выпрямителя с удвоением напряжения каждый диод необходимо выбирать на ток \(I_{пр ср max} \ge {2,2} \cdot I_{н max}\), а для двухполупериодного выпрямителя, соответственно, на \(I_{пр ср max} \ge {1,1} \cdot I_{н max}\), где \(I_{н max}\) — максимальное значение тока нагрузки выпрямителя.

 

Диаграммы напряжений и токов однофазного двухполупериодного выпрямителя при активно-емкостной нагрузке

Рис. 2.3-2. Диаграммы напряжений и токов однофазного двухполупериодного выпрямителя при активно-емкостной нагрузке

 

Допустимая величина среднего прямого тока зависит также от температуры корпуса или окружающей среды и частоты повторения импульсов. В качестве примера на рис. 2.3‑3 показана зависимость от температуры, а на рис. 2.3‑8 — от частоты.

 

Зависимость прямого среднего тока выпрямительных диодов от темперетуры

Рис. 2.3-3. Зависимость прямого среднего тока выпрямительных диодов от темперетуры

 

Ток перегрузки и ударный ток (\(I_{прг max}\), \(I_{пр уд max}\)). При разработке выпрямителей следует учитывать ток перегрузки диодов. Существующие диоды нормируются следующими параметрами по току перегрузки: \(I_{прг max}\) — максимально допустимый ток перегрузки и \(I_{пр уд max}\) — ударный ток. Ток перегрузки важен для начального включения диодов выпрямителя на емкостную нагрузку, когда емкость фильтра выпрямителя не заряжена (рис. 2.3‑4).

 

Ток перегрузки диодов в момент включения выпрямителя на активную емкостную нагрузку

Рис. 2.3-4. Ток перегрузки диодов в момент включения выпрямителя на активную емкостную нагрузку

 

Максимальный ток перегрузки примерно может быть рассчитан по формуле: \(\newcommand{\slfrac}[2]{\left.#1\right/#2}I_{прг max} \approx {1,41} \cdot \slfrac{U_{тр}}{ \left( R_{1 тр} \cdot n + R_{2 тр} + r_{дин} \right)} \), где \(U_{тр}\) — напряжение вторичной обмотки трансформатора, \(R_{1 тр}\) — сопротивление первичной обмотки трансформатора, \(R_{2 тр}\) — сопротивление вторичной обмотки трансформатора, \(n\) — коэффициент трансформации (для понижающего трансформатора он меньше единицы), \(r_{дин}\) — динамическое сопротивление диода.

Максимально допустимый ударный ток в основном указывается для силовых диодов как значение тока короткого (аварийного) замыкания нагрузки и служит для выбора устройств защиты диодов, например, с помощью плавких предохранителей. При этом оценка защищенности диодов определяется защитным показателем \( \huge{\int} \normalsize {{I^2}_{пр уд max} \operatorname{d}t} \). Во всех случаях показатель защищенности диода должен быть больше аналогичного показателя устройства защиты. Обычно воздействие тока \(I_{пр уд max}\) допускается лишь ограниченное число раз, в отличие от \(I_{прг max}\), число импульсов перегрузки которого не нормируется. Допустимые значения \(I_{прг max}\) и \(I_{пр уд max}\) зависят от длительности импульса перегрузки (\(t_{прг}\)) и температуры (рис. 2.3‑5, 2.3‑6, 2.3‑7).

 

Зависимость допустимой амплитуды тока перегрузки от температуры корпуса

Рис. 2.3-5. Зависимость допустимой амплитуды тока перегрузки от температуры корпуса

 

Зависимость допустимой амплитуды тока перегрузки от длительности импульса

Рис. 2.3-6. Зависимость допустимой амплитуды тока перегрузки от длительности импульса

 

Зависимость допустимой амплитуды ударного тока от длительности импульса при различной температуре перехода

Рис. 2.3-7. Зависимость допустимой амплитуды ударного тока от длительности импульса при различной температуре перехода

 

Граничная рабочая частота (\(f_р\)). При повышении частоты приложенного напряжения выше граничного для конкретного диода значения \(f_р\), которое носит название граничной рабочей частоты, выпрямляющие свойства диода ухудшаются, значение выпрямленного тока уменьшается (падает эквивалентное сопротивление \(p\)-\(n\)-перехода), потери в диоде увеличиваются и он значительно разогревается. Таким образом, с повышением частоты максимально допустимый средний прямой ток уменьшается. На рис. 2.3‑8 показана типичная зависимость среднего прямого тока выпрямительного диода от частоты приложенного напряжения.

 

Зависимость максимально допустимого прямого среднего тока от частоты

Рис. 2.3-8. Зависимость максимально допустимого прямого среднего тока от частоты

 

В таб. 2.3‑1 приведен полный перечень специальных параметров выпрямительных диодов. Помимо описанных выше величин этот список включает также некоторые характеристики рассеиваемой мощности в различных режимах работы диода, некоторые токовые характеристики и др.

 

Таб. 2.3-1. Специальные параметры выпрямительных диодов 

Специальные параметры выпрямительных диодов

 

 

 



Все права защищены © 1997-2011 Перепечатка возможна только по согласованию с владельцем авторских прав. admin@club155.ru

Яндекс.Метрика               Сервер радиолюбителей России - схемы, документация,

 соревнования, дипломы, программы, форумы и многое другое!   схемы новости электроники