Выбор диодов для выпрямительных устройств: ключевые параметры и рекомендации

Как правильно выбрать диоды для выпрямителей. Какие параметры диодов наиболее важны. На что обратить внимание при подборе диодов для различных схем выпрямления. Какие типы диодов лучше использовать в разных применениях.

Содержание

Основные параметры диодов для выпрямителей

При выборе диодов для выпрямительных устройств необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

Максимальное обратное напряжение — должно превышать амплитуду входного переменного напряжения с запасом 20-30%
Максимальный прямой ток — должен быть больше требуемого выходного тока выпрямителя
Прямое падение напряжения — влияет на КПД выпрямителя, желательно минимальное значение
Время обратного восстановления — определяет работу на высоких частотах, должно быть минимальным
Максимальная рабочая частота — важна для импульсных источников питания
Тепловое сопротивление корпус-среда — влияет на отвод тепла и нагрев диода

Правильный учет этих параметров позволяет подобрать оптимальные диоды для конкретной схемы выпрямления.

Выбор диодов в зависимости от схемы выпрямителя

Для разных схем выпрямления требуются диоды с различными характеристиками:

Однополупериодный выпрямитель

Для простейшей схемы однополупериодного выпрямителя достаточно использовать обычные выпрямительные диоды общего назначения. Основные требования:

Максимальное обратное напряжение — не менее 1.4 амплитуды входного напряжения
Максимальный прямой ток — равен требуемому выходному току

Для сетевых выпрямителей на 220В подойдут диоды серий 1N4007, 1N5408 и аналогичные.

Мостовая схема выпрямления

В мостовой схеме используются 4 диода, работающие попарно. Требования к диодам:

Обратное напряжение — не менее амплитуды входного напряжения
Прямой ток — половина выходного тока выпрямителя

Можно применять готовые диодные мосты или собирать из отдельных диодов. Для сетевых применений подходят мосты KBPC3510, KBPC5010 и подобные.

Трехфазные выпрямители

В трехфазных схемах выпрямления используются 6 диодов. Основные требования:

Обратное напряжение — не менее линейного напряжения сети
Прямой ток — 1/3 выходного тока выпрямителя

Применяются мощные диоды в корпусах TO-220, TO-247 или готовые трехфазные мостовые сборки.

Особенности выбора диодов для импульсных источников питания

В импульсных преобразователях к диодам предъявляются повышенные требования:

Малое время обратного восстановления (до 35-50 нс)
Высокая допустимая рабочая частота (до 1 МГц и выше)
Низкое прямое падение напряжения
Малый заряд обратного восстановления

Оптимальный выбор — быстрые и сверхбыстрые диоды Шоттки. Для низковольтных применений подходят серии MBR, SS, SK. Для высоковольтных — карбид-кремниевые диоды Шоттки.

Влияние параметров диодов на работу выпрямителя

Прямое падение напряжения

Прямое падение напряжения на диоде влияет на КПД выпрямителя и нагрев диода. Чем ниже падение напряжения, тем меньше потери мощности.

Для кремниевых диодов типичные значения:

Выпрямительные диоды: 0.7-1.1 В
Быстрые диоды: 0.8-1.2 В
Диоды Шоттки: 0.3-0.5 В

Наименьшее падение напряжения у диодов Шоттки, что делает их оптимальными для низковольтных схем.

Время обратного восстановления

Время обратного восстановления определяет максимальную рабочую частоту диода. Чем оно меньше, тем на более высоких частотах может работать выпрямитель.

Типичные значения:

Стандартные выпрямительные диоды: 2-5 мкс
Быстрые диоды: 200-500 нс
Сверхбыстрые диоды: 35-75 нс

Диоды Шоттки: единицы нс

Для работы на частотах свыше 100 кГц необходимо использовать быстрые и сверхбыстрые диоды.

Обратный ток утечки

Обратный ток утечки влияет на КПД выпрямителя при работе на высоких частотах. Чем он меньше, тем лучше.

Типичные значения обратного тока:

Выпрямительные диоды: 5-50 мкА
Быстрые диоды: 10-100 мкА
Диоды Шоттки: 0.1-1 мА

У диодов Шоттки обратный ток значительно выше, что ограничивает их применение в высоковольтных схемах.

Тепловой расчет и выбор корпуса диода

При выборе диода важно учитывать его тепловые характеристики и обеспечить достаточный теплоотвод. Основные этапы теплового расчета:

Определение мощности потерь на диоде:
- P = I * Vпр + I * Vобр * t/T
- Где I — средний прямой ток, Vпр — прямое падение напряжения, Vобр — обратное напряжение, t — время восстановления, T — период.
Расчет перегрева кристалла:
- ΔT = P * (Rth(j-c) + Rth(c-a))
- Где Rth(j-c) — тепловое сопротивление кристалл-корпус, Rth(c-a) — тепловое сопротивление корпус-среда.
Проверка температуры кристалла:
- Tj = Ta + ΔT
- Температура кристалла Tj не должна превышать максимально допустимую.

При необходимости следует выбрать диод в корпусе с лучшим теплоотводом или применить дополнительное охлаждение.

Типы корпусов диодов

Выбор корпуса диода зависит от мощности и условий применения:

DO-35, DO-41 — маломощные диоды для монтажа в отверстия
SOD-80, SOD-323 — маломощные SMD диоды
DO-201AD, DO-15 — диоды средней мощности
TO-220, D2PAK — мощные диоды с возможностью установки радиатора
TO-247, TO-264 — сверхмощные диоды

Для улучшения теплоотвода мощные диоды часто выпускаются в корпусах с металлическим основанием для крепления на радиатор.

Защита диодов от перенапряжений

В выпрямительных схемах возможно возникновение кратковременных перенапряжений, превышающих максимальное обратное напряжение диодов. Для защиты от пробоя применяются следующие методы:

RC-снабберы

RC-цепочка, подключенная параллельно диоду, ограничивает скорость нарастания напряжения на нем. Типовые номиналы:

R = 10-100 Ом
C = 1-10 нФ

Снаббер увеличивает потери мощности, но защищает диод от пробоя.

Варисторы

Варистор, включенный параллельно диоду, ограничивает амплитуду напряжения на нем. Напряжение срабатывания варистора выбирается на 20-30% выше максимального рабочего напряжения.

Супрессоры

TVS-диоды (супрессоры) обеспечивают более быстрое ограничение перенапряжений по сравнению с варисторами. Применяются в высокочастотных схемах.

Последовательное включение диодов

При недостаточном обратном напряжении одиночного диода можно включить несколько диодов последовательно. Для выравнивания напряжений параллельно каждому диоду подключают резистор 100-470 кОм.

Особенности применения диодов Шоттки

Диоды Шоттки обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными p-n диодами:

Очень малое прямое падение напряжения (0.3-0.5 В)
Практически нулевое время обратного восстановления
Возможность работы на высоких частотах (до сотен МГц)

Диоды и диодные мосты YJ – рациональный выбор для любых приложений

23 марта

управление питаниемответственные примененияуниверсальное применениеYangjieстатьядискретные полупроводникиВысоковольтные диодыДиодыДиодный мост

Константин Кузьминов (г. Заполярный)

Китайская компания YJ занимается полным циклом производства полупроводников. Ее продукция отличается широким разнообразием и при этом соответствует мировым стандартам.

Выпрямительные и сигнальные диоды, диоды Шоттки, быстрые и ультрабыстрые диоды и диодные мосты YJ не только отличаются высоким качеством, но и имеют широкий выбор корпусов, благодаря которому можно подобрать модель практически под любую задачу.

Компания Yangzhou Yangjie Electronic Technology Co., Ltd (YJ) основана в 2000 году в регионе Янчжоу (КНР). Сегодня она является одним из ведущих производителей полупроводниковой продукции в Китае и имеет собственную полную вертикаль производства: проектирование, изготовление, корпусирование, тестирование полупроводниковых компонентов, их продажу и обслуживание на рынке. Ассортимент полупроводниковой продукции YJ довольно широк, в нем есть интегральные схемы, транзисторы (MOSFET, IGBT), тиристоры, защитные компоненты (TVS, ESD) и большой спектр диодов различного назначения.

Выпрямительные и сигнальные диоды общего назначения

Yangjie предлагает более 20 серий выпрямительных и сигнальных диодов (таблица 1) в диапазонах напряжений 50…2200 В и средних токах 0,075…120 A. Широкий ряд типоразмеров корпусов для выводного и поверхностного монтажа, включая варианты с несколькими диодами в одном корпусе, c различной внутренней компоновкой (рисунок 1) позволяет выбрать оптимальный диод с удобной топологией и эффективным рассеиванием тепла. Большинство диодов работоспособно при температурах кристалла в диапазоне -55…150°C, серия

G1xQ имеет расширенный температурный диапазон до 175°C. Диоды, в конце маркировки которых стоит символ «Q», соответствуют автомобильной квалификации AEQ-100/101, это правило распространяется на все типы диодов компании Yangjie.

Однако встречаются и исключения, например, HS1Q, где «Q» обозначает напряжение 1200 В.

Рис. 1. Варианты компоновки диодов в корпусе SOT-363

Таблица 1. Выпрямительные и сигнальные диоды Yangjie

Наименование	Максимальное обратное напряжение, В	Максимальный средний ток, А	Корпус
10Axxx	50…1000	10	R-6
1Nxxxx	50…1600	0,15…3	DO-204AL; DO-204AC; DO-201AD; SOD-123; SOD-323; SOD-523; DFN1006-2L
1SSxxx	80	0,1; 0,15	SOD-323; SOD-523
BASxxx	75…300	0,075…0,250	SOT-23; SOT-363; SOT-523; SOT-563; SOD-123; SOD-323; SOD-523; DFN1006-2L
BAVxxxx	75…250	0,075…0,215	SOT-23; SOT-323; SOT-523*; SOD-123; SOD-323
BAWxxx	75; 100	0,15; 0,2	SOT-23; SOT-323
BYxxxx	200…1300	1; 3	DO-201AD
DAxxxx	80	0,1	SOT-23; SOT-323; SOT-523*
Emxxxx	1600; 1800; 2000	0,5; 1; 2	DO-204AL; SMA; SMA-W
Fxxx	800; 1000	1; 1,5; 2; 3	SOD-123FL; SOD-123HE; SMAF
FRxxxG	800; 1000	1; 1,5; 2; 3	DO-204AL; DO-204AC; DO-201AD
Gxxx	50…1000	1; 1,5; 2; 3	SOD-123FL; SMAF
GPxxxx	1500; 2200	15; 120	TO-220AC; TO-264P
GRxx	800; 1000	1; 2; 3; 5	SMA; SMB; SMBF; SMC
GSxxxx	50…1600	1…10	SMA; SMB; SMBF; SMC
Mxx	50…1000	1	SMA; SMAF
MMBDxxxx	80; 100	0,15; 0,2	SOT-23; SOT-23; SOT-363; SOT-563*
MMSD4148	100	0,2	SOD-123
P6Axxx	50…1000	6	R-6
PTL13C48	100	0,15	SOT-363
RL2xxG	50…1200	2,5	DO-204AC
RS1x	800; 1000	1	SMA
Автомобильные серии (AEQ-100/101)
1NxxxxQ	75; 100	0,15; 0,25	SOD-123; SOD-323; SOD-523
1SS355Q	80	0,15	SOD-323
BASxxxQ	75…250	0,15…0,30	SOT-23; SOD-123; SOD-323; SOD-523
BAVxxxxQ	100…250	0,125…0,225	SOT-23; SOT-323; SOD-123; SOD-323
BAWxxxQ	75; 100	0,15; 0,2	SOT-23; SOT-323
G1xQ	50…1000	1	SOD-123FL
GSxxxQ	50…1000	1…10	SMA; SMB; SMC
MMBD4148Q	100	0,2	SOT-23

* – Варианты с несколькими диодами в одном корпусе.

Диоды Шоттки

Малое падение напряжения и высокое быстродействие позволяют диодам Шоттки эффективно работать во множестве применений, таких как защита сигнальных цепей, преобразователи напряжения и тока и прочие приложения, где важны малые коммутационные потери и способность работать в высокочастотных цепях. Компания Yangjie производит серии диодов Шоттки (таблица 2) в диапазонах напряжений 20…300 В и токов 0,015…40 А в различных вариантах корпусов, включая плоские (Flat) варианты SMAF и SMBF толщиной всего 1,05…1,55 мм (рисунок 2). Диапазон рабочих температур кристалла варьируется от -40…125°C до -55…175°C.

Рис. 2. Соотношение высоты корпусов типоразмеров SMA (а) и SMAF (б)

Таблица 2. Диоды Шоттки производства Yangjie

Наименование	Максимальное обратное напряжение, В	Максимальный средний ток, А	Максимальное падение напряжения при t=25°C и максимальном токе, В	Корпус
1N58xx	20; 30; 40	1; 3	0,45…0,60	DO-204AL; DO-201AD
1SS357	40	0,1	0,60	SOD-323
Bxxxx	20; 30; 40	0,5; 1	0,45…0,60	SOD-123; SOD-323
BAS40xx BAS70xx	40; 70	0,07; 0,2	0,38…1,00	SOT-23; SOT-23; SOT-323; SOT-323; SOT-363; SOT-523; SOT-523; SOD-123; SOD-323; SOD-523; DFN1006-2L
BATxxx	30; 40; 100	0,15; 0,2	0,40…0,10	SOT-23; SOT-23; SOT-323; SOT-323; SOT-363; SOT-523; SOT-523; SOD-123; SOD-323
DS521-30L2	30	0,1	0,35	DFN-1006
FMxx	40; 60; 100	1; 2	0,55…0,85	SOD-323FL
MBRxxxxx	20…300	0,5; 1; 10; 20; 30; 40	0,390…0,975	SOD-123; SOD-323; TO-252; TO-220AB; ITO-220AB; TO-247AD; TO-263*; PDFN5060
RBxxxxx	25; 30; 40	0,03; 0,1; 0,2; 0,5	0,37…0,60	SOT-23; SOT-23*; SOD-323; SOD-523; DFN0603-2L; DFN-1006
Sxxx	20…200	1; 2; 3; 5	0,45…0,90	SOD-123FL; SOD-123HE; SMAF
SBT0540C	40	0,5	0,50	SOT-23*
SDxxxxx	20…60	0,015; 0,07; 0,35	0,39…1,00	SOD-123; SOD-323; SOD-523
SLxxx	40; 45; 60; 100	1; 2; 3; 5	0,45…0,75	SOD-123FL; SMAF
SRxxxx	20…200	1…10	0,44…0,85	DO-201AD; DO-204AL; DO-204AC
SSxxxx	20…200	1…20	0,45…0,95	SMA; SMB; SMC; SMBF
SSxUxxx	45; 60; 80; 100	5…20	0,48…0,65	TO-277
SSLxxx	40; 45; 60; 100	1; 2; 3; 5	0,45…0,75	SMA; SMB; SMC; SMBF
Автомобильные серии (AEQ-100/101)
B05xxxQ B581xxxQ	20; 30; 40	0,5; 1	0,45…0,60	SOD-123; SOD-323
BAS40xxQ BAS70xxQ	40; 70	0,07; 0,12; 0,2	0,37…1,00	SOT-23; SOT-23; SOT-323; SOT-323
BAT46xxQ BAT54xxQ	30; 100	0,15; 0,2	1,00	SOT-23; SOT-23; SOT-323; SOT-323; SOD-123
RBxxxxQ	30; 40	0,03; 0,2; 0,5	0,37…0,59	SOD-323; SOD-523
SDxxxxxQ	20…60	0,07; 0,35	0,39…0,60	SOD-123; SOD-323
MBRxxxxQ	45; 200	10; 20; 30	0,58…0,90	TO-252; TO-263
SxxxQ	20…200	1; 2	0,50…0,90	SOD-123FL
SSxxUxxxPQ	45…200	5; 10; 15	0,64…0,95	TO-277
SSxxQ	20…200	1; 2; 3; 5; 8	0,50…0,90	SMA; SMB; SMC

* – Варианты с несколькими диодами в одном корпусе.

Быстрые и ультрабыстрые диоды

Высокочастотные цепи источников питания, инверторов, преобразователей, защитные цепи драйверов транзисторов требуют применения диодов с малым временем восстановления и способностью выдерживать значительный импульсный ток. В таблице 3 перечислены некоторые серии быстрых и ультрабыстрых (Fast и Ultra-fast) диодов производства Yangjie, которые рассчитаны на работу в диапазонах напряжений 50…1200В и токов 1…75 А при температурах кристалла в диапазоне -55…155°C (некоторые диоды серии MURxxxx – при температурах -55…175°C).

Таблица 3. Быстрые и ультрабыстрые диоды Yangjie

Наименование	Максимальное обратное напряжение, В	Максимальный средний ток, А	Время восстановления, нс	Корпус
Быстрые
1N493xG	50…1000	1	150	DO-204AL
Fxxx		1; 1,5; 2; 3	150; 250	SOD-123FL; SOD-123HE; SMAF
FRxxxG		1…6		DO-204AL; DO-204AC; DO-201AD; R-6
GRxx		1; 2; 3; 5		SMA; SMB; SMBF; SMC
RS1x		1		SMA
Ультрабыстрые
Exx	50…800	1; 2	35	SOD-123FL; SOD-123HE; SMAF
ESxx	50…800	1; 2; 3; 5	35	SMA; SMC; SMB; SMBF
Hxxxx	50…1000	1; 2	50; 75	SOD-123FL; SOD-123HE; SMAF
HERxxxG	50…1000	1…6		DO-204AL; DO-204AC; DO-201AD; R-6
HSxxx	50…1200	1; 2; 3; 5		SMA; SMC; SMB; SMBF
MURxxxx	200…1200	1…75	25…75	DO-204AL; DO-204AC; DO-201AD; TO-252; TO-252; TO-220AC; TO-220AB; TO-220AB; ITO-220AC; ITO-220AB; ITO-220AB; TO-247AB; TO-247AB; TO-247AC
MUR5xU60	600	5	50	TO-277
MURBxxxx	200; 400; 600; 1200	5…30	35; 50; 70	TO-263; TO-263*
MURF360B	600	3	50	SMB
MURLxxxx	600	8; 10; 15; 30; 60	75	TO-252; TO-220AC; ITO-220AC; TO-247AC
MURSxxxx	200; 400; 600; 800	1…8	14; 25; 35; 50; 75	SMA; SMC; SMB; SMBF; TO-252; TO-220AC; ITO-220AC
SFxxG	50…800	1…6	35	DO-204AL; DO-204AC; DO-201AD; R-6
Uxx	50…600	1; 2; 3	25; 35	SOD-123FL; SMAF
UGxxx	50…600	1; 2; 3	25; 35	SMA; SMB; SMBF
USxx	50…1000	1	50; 75	SMA
Ультрабыстрые для автотранспорта (AEQ-100/101)
ESxxxQ	50…600	1; 2; 3	35	SMA; SMB; SMC
ExxQ	50…600	1	35	SOD-123FL
h2MQ	1000	1	75	SOD-123FL
HSxxxQ	1000	1; 2	75	SMA
UGxxQ	50; 100; 150; 200	1; 2	25	SMA; SMB
U1xQ	50; 100; 150; 200	1	25	SOD-123FL

* – Варианты с несколькими диодами в одном корпусе.

Диодные мосты

Преобразование переменного тока в постоянный – основная задача диодного моста, встречающегося практически везде, где требуется работа электронного оборудования от сетей переменного тока. Компания Yangjie предлагает однофазные и трехфазные диодные мосты (таблица 4), работающие в диапазонах напряжений 20…1600 В и токов 0,8…50 А. Широкий ряд корпусов позволяет выбрать оптимальную модель с учетом монтажа (сквозного или поверхностного на плату), с отверстием для крепления на панель или к радиатору и ножевыми контактами (рисунок 3). Рабочие температуры находятся в диапазоне -55…125(150)°C.

Рис. 3. Варианты корпусов трехфазных диодных мостов Yangjie

Таблица 4. Диодные мосты Yangjie

Наименование	Максимальное обратное напряжение, В	Максимальный средний ток, А	Корпус
Однофазные
ABSxxxx	200…1000	1; 1,5; 2	ABS
ABSKxxxC	20…100	1; 2
EABS6	600	1
HABSxxxx	600; 800; 1000	1; 1,5
RABSxxxx	1000	1; 1,5; 2
BRxxxx	50…1000	15; 25; 35; 50	BR*; BR-W; BR-L
DxxJAxx		6…35	JA
DxxJBxx		4…15	JB
DxUBxxx		2…8	D3K
RDxUBxxx	800; 1000	4; 8	D3K
DBxxxx	50…1000	1; 1,5; 2	DВ; DВS; DBL; DBLS
GBJxxxx	50…1600	2…50	2KBJ; 6KBJ
HGBJ5006	600	50	6KBJ
GBPxxx	50…1000	2; 3; 4	GBP
RGBP410	1000	4	GBP
GBPCxxxx	50…1000	15; 25; 35; 50	GBPC*; GBPC-W
GBUxxxx	50…1000	4…35	GBU
RGBU1010	1000	4; 10
EGBUxxxx	600	6; 8; 10; 20
HDxxx HMBxxx	100…1000	0,8	MBS; MBLS
MBxxx	100…1000	0,8; 1
MBLSKxxx	40…100	1; 2
RMBxxx	200…1000	0,8
KBJxxxx	50…1000	4…20	4KBJ
KBLxxx		4; 6	KBL
KBPxxx		2; 3	KBP
KBPCxxx		2…50	KBPC*; KBPC-W; KBPC1; KBPC6; KBPC8
KBUxxxx		4…25	KBU
PBxxxx	50…1600	25; 35; 50	PB
S25VBxxx S35VBxxx	1000…1200	25; 35	S25VB*
S50VBxxxDT	800…1600	50	S50VB-DT*
YBSxxxx	50…1000	2; 2,2; 3	YBS
RYBSxxxx	1000	2; 3	YBS
YBSMxxxx	50…1000	4; 6; 8	YBS3
RYBSMxxxx	1000	4; 6; 8	YBS3
YBSN100xx	50…1000	10	YBS6
Трехфазные
DFxxNAxxx	800; 1000; 1600	25; 35	TSB-5
MDS35-x	400…1600	35	MDS35*
MTxxxx		15; 25; 35; 50	MT-A; MT-M
SKBPCxxxx		15; 25; 35; 50	SKBPC*

* – Корпуса с отверстием для крепления на панель или к радиатору и ножевыми контактами.

Производство компании Yangjie прошло сертификацию по ISO9001, ISO14001 и TS16949, а также QC080000 и AEO. Собственные исследовательский отдел и полный цикл производства позволяют компании постоянно расширять без того немалый ряд продукции, качество которой успешно конкурирует с мировыми брендами. Полупроводниковые компоненты Yangjie могут быть надежной заменой аналогичной продукции именитых компаний, таких как Vishay, Nexperia, ONS, Infineon, STMicroelectronics и прочих.

Обратившись к менеджерам КОМПЭЛ, можно получить помощь и информацию при подборе аналога.

Заказать и прибрести диоды и другую продукцию Yangjie можно в нашем каталоге.

•••

Выбор — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Выбор диодов для выпрямительных устройств производят так, чтобы основные параметры соответствовали основным показателям работы выпрямительного устройства. [1]

Выбор диодов для построения модели производится обычным порядком на основе режима работы по прямому току и обратному напряжению. [2]

Зависимость выходного напряжения и коэффициента пульсаций от постоянной времени емкостного фильтра. [3]

Выбор диодов выпрямителя с простым емкостным фильтром проводят по максимально допустимому току и обратному напряжению. [4]

К построению кривой зависимости F ( х. [5]

После выбора диода сопротивление R и напряжение источника питания при расчете генератора выбираются исходя из условий, обеспечивающих самовозбуждение генератора. Поэтому коэффициент а оказывается также из -, вестным. [6]

После выбора диодов и сопротивлений гд надо рассчитать цепь коммутирующего тока ( сопротивления R для схемы рис. 17 — 23, а или трансформатор Тк для схемы рис. 17 — 23, б), исходя из того, чтобы при данном напряжении ик источника коммутирующего напряжения через диоды проходил коммутирующий ток выбранной ранее величины. [7]

При выборе диодов следует исходить из конкретных заданных условий их работы. [8]

Характеристика диода.| Характеристика стабилитрона. [9]

При выборе диода следует также обратить внимание на его частотные свойства. У диодов переход обладает определенной емкостью, поэтому при изменении полярности приложенного напряжения возможны импульсы обратного тока. С повышением частоты импульсы обратного тока увеличиваются, ток как емкостное сопротивление падает. Для каждого типа диода указывается граничная частота работы, до которой он сохраняет свои свойства. [10]

При выборе диодов следует учитывать, что они должны иметь малый разброс параметров, высокую стабильность параметров во времени и при изменении температуры, малые междуэлектродные емкости, что особенно важно в широкополосных усилителях, высокую надежность, малые габариты, вес и стоимость. Первое из этих требований обеспечивается предварительным отбором диодов Остальным требованиям наиболее хорошо отвечают кремниевые диоды, которые следует считать наиболее перспективными. [11]

При выборе диодов нужно учесть, что через диод V1 будет течь ток нагрузки как основного выпрямителя, так и дополнительного. [12]

При выборе диода необходимо учитывать, что по своим предельным допустимым и статическим параметрам он должен соответствовать выбранному сердечнику. [13]

Идеальные вольт-амперные характеристики. [14]

При выборе диодов и трансформатора исходят из заданных средних значений выпрямленных тока Ij и напряжения Ud потребителя постоянного тока, а также максимального значения тока / лпах и максимального обратного значения напряжения Udo6paaiK диода. [15]

Страницы: 1 2 3

Диоды и выпрямители | Вишай

Ключевое слово/деталь №	Наличие Проверить/Купить сейчас	Перекрестная ссылка Деталь №

Мой Вишай |

Язык
Английский
简体中文
日本語

Продукты » Диоды и выпрямители

Диоды и выпрямители
Инструменты проектирования
Библиотека документов
Пресс-релизы
Видео о продуктах

Защитные диоды

ТВС
Первый в отрасли телевизор XClampR™ с защелкой; запатентованный диапазон температур PAR ^® до 185 °C; TRANSZORB ^® предлагает широкий диапазон напряжений до 49 В. 5 В.
Защита от электростатического разряда
Высокая производительность с высоким уровнем устойчивости к электростатическому разряду, низкой емкостью и утечкой для высокоскоростных интерфейсных решений с малыми потерями.
Фильтр электромагнитных помех
Высокая производительность с высоким уровнем устойчивости к электростатическому разряду, низкой емкостью и утечкой для высокоскоростных интерфейсных решений с малыми потерями.

Малые сигнальные диоды

Стабилитроны
Новый корпус DFN1006-2A с покрытием боковых стенок без свинца добавлен к полному ассортименту сертифицированных серий промышленных и автомобильных двигателей.
Диоды переключения слабого сигнала
Отличный выбор для выпрямления, защиты от полярности или переключения сигналов.
Малосигнальные диоды Шоттки Полный портфель
включает двухдиодный общий анод, двухдиодный общий катод, двухрядный последовательный и одиночный диоды.

Силовые выпрямители

Мост Мостовые выпрямители серии
isoCink+™ и GBUE2560-M3 с наименьшим значением частоты обеспечивают наилучшую эффективность системы.
Диоды средней и высокой мощности
Высокопроизводительные быстросъемные и стандартные детали для хоккейных ПСК и шипов для промышленного применения.
Шоттки
Запатентованные выпрямители Trench MOS Barrier Schottky (TMBS ^®) с напряжением блокировки от 45 В до 200 В и улучшенными характеристиками переключения.
Карбид кремния (SiC)
Конструкция с объединенным PIN-кодом Шоттки (MPS), позволяющая диодам работать при более высоких температурах.
Стандартное и быстрое восстановление
Стандартные рекуперационные выпрямители с защитой от электростатического разряда и низким прямым напряжением доступны в широком диапазоне корпусов серии eSMP ^®.
Сверхбыстрое восстановление
Сверхбыстрые и сверхбыстрые выпрямители FRED Pt ^® основаны на технологии легирования Pt, обеспечивают лучшие в своем классе потери обратного восстановления и повышают эффективность.

Выбор диодов сверхбыстрого восстановления, используемых в обратноходовых схемах

В данных рекомендациях по применению описывается процесс выбора диода и конструкция демпфера для высоковольтного инвертирующего обратноходового преобразователя для интерфейсных карт абонентской линии (SLIC). Обсуждаются критические параметры диода, влияющие на переходные процессы переключения в цепи, конструкция снабберной цепи на выходном диоде.

Последние разработки на рынке ПК и телекоммуникаций привели к тому, что частоты переключения силовой электроники расширились от сетевых частот до диапазона МГц. Эта тенденция привела к соответствующему развитию технологий электронных коммутационных компонентов, таких как силовые выпрямители и силовые переключатели. На этих частотах переключения важны сверхбыстрые характеристики силового выпрямителя. Диод должен иметь низкий восстанавливающий заряд с плавными характеристиками восстановления и малым падением прямого напряжения при быстром включении. Целью этих указаний по применению является обсуждение параметров диода, влияющих на схему, для разработки надежного источника питания.

Чтобы оценить влияние параметров диода на характеристики схемы, в данных рекомендациях по применению рассматривается пример обратноходовой схемы с использованием MAX1856. В первом разделе кратко описывается схема обратного хода, используемая здесь в качестве примера. Во втором разделе обсуждаются важные параметры диодов, влияющие на переходные процессы переключения в цепи, конструкция снабберной цепи на выходном диоде и влияние проводимости, переключения и обратной блокировки выпрямителя на общую рассеиваемую мощность. Производители быстрых выпрямителей могут указывать все или только некоторые из параметров, обсуждаемых во втором разделе. В третьем и последнем разделе обсуждаются характеристики четырех разных диодов в этой схеме. Это указывает на способ оценки производительности различных диодов в прикладной схеме. Статья завершается ожиданием в будущем улучшения производительности, вызванного дальнейшим технологическим развитием.

MAX1856 используется здесь (рис. 1) в обратноходовой конфигурации для выработки питания для платы интерфейса абонентской линии (SLIC) от входного напряжения 12 В. Выход -90 В при 0,32 А предназначен для функции звонка, а выход -30 В при 0,15 А для разговорной батареи.

ШИМ-контроллер MAX1856 с токовым режимом использует инвертирующую обратноходовую конфигурацию для создания относительно высоких отрицательных напряжений, необходимых для источников питания SLIC. Контроллер режима ШИМ использует режим тока с фиксированной частотой, где рабочий цикл определяется соотношением входного и выходного напряжения и коэффициентом трансформации трансформатора. Контур обратной связи по току регулирует пиковый ток катушки индуктивности в зависимости от выходного сигнала ошибки. MAX1856 использует внешний чувствительный резистор нижнего плеча (R1 на рис. 1) для контроля пикового тока дросселя. Сразу после включения контроллер отключает схему измерения тока на 100 нс, чтобы минимизировать чувствительность к шуму. Кроме того, фильтр (R10 и C7 на рис. 1) на выводе измерения тока (CS+) повышает помехозащищенность. Эта постоянная времени должна быть достаточно низкой, чтобы не искажать сигнал текущего датчика. Как правило, максимальная постоянная времени R10-C7 должна быть меньше 1/10 ^th минимальный рабочий цикл для правильного функционирования контура управления. Обратитесь к техническому описанию MAX1856 за рекомендациями, подробно описывающими процедуру проектирования этой схемы.

Соотношение витков трансформатора 1:2,2,2 (см. рис. 1), со сложенными вторичными обмотками. Это дает максимальный рабочий цикл 56% при номинальном входном напряжении. Трансформатор Cooper Electronics CTX03-15220 имеет первичную индуктивность приблизительно 4 мкГн с индуктивностью рассеяния L _LP 80 нГн. Предполагая идеальную связь между всеми первичными и вторичными обмотками, это соответствует максимальной индуктивности вторичного рассеяния, L _LS, примерно 3 мкГн.

Пропускная способность трансформатора зависит от рабочей частоты и эффективного объема сердечника и воздушного зазора. Чтобы получить необходимые 30 Вт с использованием ядра EFD20 (трансформатор CTX03-15220), MAX1856 должен работать на максимальной частоте (500 кГц). Эта высокая частота коммутации требует наличия быстродействующего выпрямителя во вторичной обмотке трансформатора. Он должен иметь характеристики быстрого восстановления и быстрого включения с малым падением напряжения в прямом направлении. Очень быстрое восстановление диода может генерировать значительный излучаемый и кондуктивный шум. Выброс наведенного напряжения также может привести к повреждению диода, если оно превышает напряжение пробоя диода. Однако очень медленное восстановление увеличивает потери мощности. Выпрямитель на -90 В при 0,32 А на выходе должно иметь высокое обратное напряжение пробоя, чтобы выдержать выходное напряжение (90 В) плюс отраженное входное напряжение (6 × 12 = 72 В), в данном случае 162 В. Средний номинальный ток диода должен превышать максимальный выходной ток. Для выбора подходящего диода необходимо сначала перечислить важные характеристики выпрямителя.

Формы сигналов и характеристики диодов
В быстродействующих выпрямительных диодах
используется некоторая вариация p-i-n структуры. Переход из состояния проводимости в состояние блокировки занимает конечное время. Это известно как время обратного восстановления (t _rr ) диода. Далее его можно разделить на время t _a , необходимое для удаления носителей (ток через диод меняется на противоположный в течение короткого периода времени), прежде чем он сможет заблокировать напряжение, и время t _b , в течение которого напряжение на диоде становится отрицательным со скоростью изменения dV _R /dt. Увеличенная инжекция для уменьшения прямого падения напряжения подразумевает больший заряд, который необходимо удалить из внутренней области, прежде чем диод сможет блокировать напряжение. Следовательно, это отрицательно скажется на времени обратного восстановления. Производители выпрямителей с быстрым восстановлением обычно пытаются найти оптимальный компромисс для этих двух требований.
На рис. 2 ниже приведены формы сигналов и определения характеристик восстановления выпрямителя с быстрым восстановлением. Снятие накопленного заряда в собственной области происходит за счет протекания большого обратного тока за время t _и. По истечении этого времени переход становится смещенным в обратном направлении. Обратный ток в этой точке определяется как пиковый обратный ток восстановления, I _RRM . Значение I _RRM пропорционально скорости изменения прямого тока при пересечении нуля dI _F /dt.
I _RRM = (dI _F /dt) × t _a
Затем обратный ток уменьшается за счет рекомбинации со скоростью dI _R /dt за время t _б . Сумма обратного возмещения указана по номеру
.
Q _RR = (I _RRM × t _RR )/2
Где т _рр = т _а + т _б
Некоторые спецификации выпрямителей могут определять коэффициент мягкости S, где
S = (t _a /t _b )
Напряжение на диоде становится отрицательным со скоростью, пропорциональной dI _R /dt. Во время восстановления диода это изменение тока приведет к выбросу обратного напряжения из-за паразитной индуктивности L _LS во вторичной обмотке трансформатора. Тогда пиковое обратное напряжение V _RRM определяется как
.
В _RRM = L _LS × dI _R /dt
Рис. 2. Кривые обратного восстановления и определения.
Если пиковое обратное напряжение слишком велико, это может привести к повреждению переключающего выпрямителя. Кроме того, очень высокая скорость изменения будет генерировать значительный излучаемый и кондуктивный шум. Однако, если скорость изменения слишком мала, время обратного восстановления будет увеличиваться, что приведет к увеличению рассеиваемой мощности в выпрямителе во время этого перехода из проводящего состояния в заблокированное, как обсуждается ниже (см. раздел «Рассеивание мощности выпрямителя»).
Конструкция амортизатора
Собственная емкость паразитного диода C _D определяется как
C _D = (I _RRM × t _rr )/(2 × V _RRM )
Эта паразитная емкость, C _D , резонирует с паразитной индуктивностью L _LS во вторичной обмотке трансформатора и вызывает проблемы с шумом в сигнале измерения тока и в прикладной схеме в целом. Чтобы погасить этот звон, можно использовать RC-демпфер на катоде вторичного выпрямителя (D2) на рис. 1 (демпфер размещается на этом выпрямителе, так как выходная мощность, требуемая от этого выхода, наибольшая). Значения снабберной составляющей R5 и C10 определяются (см. рис. 1)
R5 = √(L _LS /C _D ) и C10 = 3 × C _D или C10 = 4 × C _D

Рассеиваемая мощность выпрямителя
Наконец, рассматривается рассеиваемая мощность выпрямителя в различных режимах работы. Во время включения выключателя энергия накапливается и накапливается в трансформаторе. В этот период выпрямитель находится в состоянии блокировки. Потери в заблокированном состоянии можно выразить как
П _Р = I _R × V _R × D
Где I _R — обратный ток утечки в диоде, V _R — обратное напряжение на диоде, а D — рабочий цикл.
По истечении этого периода переключатель выключается, и энергия передается на выход. Теперь диод начинает проводить ток, и мощность, рассеиваемая на диоде, составляет
.
P _F = I _F × V _F × (1-D)
Где I _F — прямой ток в диоде, а V _F — прямое падение напряжения на диоде.
В конце этого цикла диод выключается и переходит в запирающее состояние. Рассеиваемая мощность при переходе из состояния проводимости в состояние блокировки определяется выражением
.
P _rec = V _RRM × I _RRM × 0,5 × f × t _b
Где I _RRM — пиковый обратный ток восстановления, V _RRM — пиковое обратное напряжение, а f — частота коммутации.
Выбор диода
Обсуждение здесь сосредоточено на выборе диода для вторичного выхода -90В на 0,32А (D2). Предполагая, что пульсации тока во вторичной обмотке составляют 0,5 А, необходим выпрямитель, рассчитанный как минимум на прямой ток 1 А для напряжения -90 В при выходном токе 0,32 А. Как упоминалось ранее, диод должен выдерживать обратное напряжение не менее 162В. Однако, исходя из приведенного выше обсуждения, способность обратного напряжения блокировки должна быть несколько выше, чтобы защитить от повреждения из-за выброса напряжения во время обратного восстановления. Поэтому рассматриваются только выпрямители с возможностью обратной блокировки не менее 200В. В таблице 1 ниже перечислены рассматриваемые диоды и некоторые из них для комнатной температуры (T _C = 25°C). Обратный ток утечки I _R, этих диодов составляет 100 мкА (наихудший случай), поэтому при обратном напряжении V _R, равном 162 В, в выпрямителе в блокирующее состояние. Точно так же рассеиваемая мощность в прямом направлении варьируется от 115 мВт до 180 мВт для выпрямителей, рассмотренных в таблице 1.
Таблица 1. Выпрямители со сверхбыстрым восстановлением
Поставщик Часть № В _Р В И _Ф А В _Ф и я _Ф = 1А т _рр нс у I _F = 1А;
dI _F /dt=50 А/мкс;
В _Р =200 В*
Центральный полупроводник CMR1U-02 200 1 1 50
Центральный полупроводник CMR1U-04 400 1 1,25 50
Международный выпрямитель 8ЭТУ-04 400 8 0,8 60
Фэирчайлд Полупроводник ИСЛ9Р1560П2 600 15 0,8 60
Примечание : *оценено приблизительно по параметрам, указанным в технических паспортах.
Эти диоды использовались в прикладной схеме на Рисунке 1 без демпфера, чтобы лучше измерить задействованные параметры. Эффективность преобразования мощности для максимальной выходной мощности около 30 Вт составила около 79% до 80% во всех случаях. В Таблице 2 ниже приведены параметры обратного восстановления для четырех различных диодов и КПД при выходной мощности 30 Вт.
Таблица 2. Параметры обратного восстановления в прикладной цепи (без снаббера для вторичного выпрямителя)
Деталь № В _РРМ В I _РРМ А т _а нс т _б нс т _рр нс C _D пФ Эфф.%
CMR1U-02 320 0,9 30 40 70 98 79
CMR1U-04 400 0,85 20 60 80 85 79
8ЭТУ-04 360 0,7 30 90 120 117 80
ИСЛ9Р1560П2 350 0,8 40 80 120 137 79
Шум без снабберов приводил к чрезмерному дрожанию сигнала (> 4%). Поэтому во вторичном выпрямителе D2 был введен демпфер RC (рис. 1). Этот демпфер выбран для демпфирования паразитного резонанса, а также помогает сдерживать выбросы напряжения во время обратного восстановления. На основе обсуждения в предыдущем разделе были рассчитаны следующие значения (таблица 3) для снабберных компонентов R5 и C10 (при условии, что C10 = 3 × CD).
Таблица 3. Значения демпфера RC
Деталь № C _D пФ R5 Ом C10pF
CMR1U-02 98 175 294
CMR1U-04 85 188 255
8ЭТУ-04 117 160 351
ИСЛ9Р1560П2 137 118 411
Значения достаточно близки друг к другу во всех случаях. Демпфер с R5 = 150 Ом и C10 = 330 пФ эффективно гасит колебания. Если сопротивление снаббера значительно больше, то снаббер не сможет гасить колебания паразитного резонансного контура. Если сопротивление снаббера значительно меньше значений, приведенных в таблице 3, то емкость снаббера по существу появляется на емкости выпрямителя. Схема недостаточно демпфирована и будет резонировать на частоте f _res1 задано
f _res1 = √(2π × L _LS × [C _D + C10])
Джиттер был снижен до незначительного уровня (< 2%) во всех случаях с помощью снаббера. На рис. 3 показаны осциллограммы напряжения на катоде (относительно GND) выпрямительного диода D2 (CMR1U-02, см. рис. 1) с RC-демпфером и без него.
Рисунок 3А. Напряжение на катоде выпрямителя Д2 без снаббера. (Ch2= форма волны напряжения на EXT/контакте 8 MAX1856; Ch3= катод выпрямителя D2).
Рисунок 3Б. Напряжение на катоде выпрямителя D2 со снаббером (R5=150 Ом; C10=330 пФ). (Ch2= форма волны напряжения на EXT/контакте 8 MAX1856; Ch3= катод выпрямителя D2).
Значения для «зажатых» V _RRM и I _RRM, параметры переключения и коэффициенты полезного действия приведены в таблице 4 для всех четырех случаев.
Таблица 4. Параметры обратного восстановления в прикладной схеме (с демпфером для вторичного выпрямителя)
Часть № В _РРМ В I _РРМ А т _а нс т _б нс т _рр нс C _D пФ Эфф.%
CMR1U-02 260 0,55 20 40 60 63 75
CMR1U-04 290 0,95 40 40 80 130 73
8ЭТУ-04 260 0,45 30 90 120 104 74,5
ИСЛ9Р1560П2 270 0,6 40 80 120 133 73
Диод Central Semiconductor CMR1U-02 с номинальным напряжением 200 В оказался лучшим выбором для этого приложения.

Основные параметры диодов для выпрямителей