Apakah dioda yang terhubung secara seri memiliki tegangan balik yang sama?

Jika saya menempatkan tiga dioda berperingkat 200 V murah pada suplai 500 V alih-alih satu dioda mahal, apakah sistem dijamin bekerja dengan benar?

Kekhawatiran saya adalah situasi di mana dua dioda berbagi 150 V dan 350 V yang tersisa muncul di dioda lain, mengeluarkan asap holly. Akankah hal seperti itu terjadi?

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

diodes reverse-polarity

— hkBattousai
sumber

Saya tidak berpikir itu berhasil, karena dioda atas akan melihat "500V" penuh untuk melaluinya, sampai mulai melakukan (sangat buruk!) Dan yang berikutnya akan gagal, seperti rantai daisy ledakan lucu "suci" asap .

— KyranF

Saya telah melihat ini dilakukan dengan dioda Zener, dan itu beroperasi pada tegangan breakdown terbalik, jadi mungkin itu akan berhasil !?

— KyranF

@ ChrisStratton - judul aslinya benar.

— Pete Becker

@PeteBecker - bagus, mengembalikan judul edit karena tampaknya telah dibuat oleh pihak ke-3 yang tidak mengerti.

— Chris Stratton

Jawaban:

Tidak, tegangan tidak merata.

Arus bocor balik untuk dioda bukan parameter yang dikontrol dengan hati-hati, dan dapat bervariasi secara substansial dari unit ke unit, bahkan dari batch produksi yang sama. Ketika ditempatkan secara seri, dioda dengan arus bocor terendah akan memiliki tegangan tertinggi di atasnya, yang akan menyebabkannya gagal, yang pada gilirannya akan menerapkan tegangan berlebih ke dioda yang tersisa, menyebabkannya juga gagal.

Solusi yang biasa adalah meletakkan resistor bernilai tinggi secara paralel dengan masing-masing dioda. Pilih nilai resistor sehingga arus yang melalui resistor (ketika dioda bias balik) adalah sekitar 10 × arus bocor terburuk dari setiap dioda. Ini berarti bahwa tegangan balik yang muncul di seluruh dioda tidak akan bervariasi lebih dari sekitar 10%.

Perhatikan bahwa ini masih berarti bahwa Anda memerlukan margin dalam peringkat dioda. Misalnya, untuk tegangan balik puncak 600V, Anda harus menggunakan empat dioda 200-V, bukan tiga.

Ada fenomena lain yang ikut berperan. Dioda tidak akan semua "mati" pada kecepatan yang sama ketika pergi dari bias maju ke bias balik. Sekali lagi, dioda "terbaik" (tercepat) akan gagal lebih dulu. Solusi untuk ini adalah juga menempatkan kapasitor, sekitar 10 hingga 100 nF, secara paralel dengan masing-masing dioda. Ini membatasi waktu penelitian (dV / dt) dari tegangan balik, memungkinkan semua dioda untuk beralih sebelum naik terlalu tinggi.

— Dave Tweed
sumber

jadi dia akan membutuhkan 4 dioda, masing-masing dengan 2 komponen yang menyertainya (juga peringkat V tinggi), jadi benar-benar lebih murah pada akhirnya menggunakan dioda 400V-600V tunggal?

— KyranF

@ KirranF: Ya. Anda umumnya hanya menggunakan teknik-teknik ini ketika Anda perlu memiliki voltase yang melebihi kemampuan dari setiap dioda yang tersedia.

— Dave Tweed

Anda juga bisa menggunakan dioda longsoran terukur. Mereka tentu saja lebih mahal. Dalam hal ini mungkin tidak sepadan, tetapi saya telah melihat solusi seperti itu digunakan dalam aplikasi multi-kV (seperti generator Cockcroft-Walton) di mana, katakanlah, dua puluh 1.6kV avalanche rated diode lebih murah daripada dioda 30kV tunggal.

— ntoskrnl

Saya selalu bertanya-tanya sejak saya diajari solusi ini di kelas saya bahwa jika saya meletakkan resistor secara paralel di seluruh dioda, tidakkah itu akan membunuh tujuan dari membalikkan dioda bias? Seolah itu tidak akan menjadi sirkuit terbuka lagi seperti yang saya harapkan, jadi dapatkah seseorang menyarankan saya aplikasi di mana resistor paralel ini (membawa (agak) saat ini) tidak menjadi masalah?

— Jauh

Selain solusi yang disebutkan oleh @DaveTweed Anda dapat mempertimbangkan untuk menggunakan dioda Zener secara paralel dengan setiap dioda seperti ini:

Skema ini berfungsi sebagai berikut: jika salah satu dioda menjadi tinggi karena arus bocor yang lebih rendah - Zener akan mulai putus dan akan memberikan lebih banyak arus untuk dioda lain sehingga mereka mengambil lebih banyak tegangan dari dioda terlemah (= dengan kebocoran arus terendah). Atau Anda dapat mempertimbangkan ini karena dioda Zener tidak akan membiarkan tegangan lebih tinggi dari tegangan tembus dioda Zener (yang harus lebih rendah dari tegangan rusak dioda Anda). Tapi Zeners tidak berfungsi sebagai saklar jadi saya suka penjelasan pertama :)

Saya tidak pernah mencoba ini dalam kenyataan tetapi bekerja dengan baik di LTSpice dan saya tidak melihat alasan untuk ini gagal.

Solusi ini akan sedikit lebih baik daripada resistor paralel karena dioda Zeners akan memberikan arus bocor jauh lebih sedikit. Tapi itu lebih mahal.

Hanya satu masalah dengan solusi ini: Anda mungkin tidak akan dapat menemukan dioda Zener untuk voltase di atas 200 Volt - Anda mungkin perlu menggunakan beberapa dioda Zener secara seri untuk setiap dioda, yang dapat berakhir dengan solusi besar.

— Roman Matveev
sumber

Ini "Zener" setelah Clarence Melvin Zener yang menemukan efeknya.

— Transistor

Anda melewatkan pasangan! Tetap.

— Transistor