Определение предельного тока полупроводникового прибора по условиям охлаждения.
Предельный ток диода или тиристора указан в его маркировке. В реальных условиях эксплуатации предельный ток всегда меньше и будет зависеть от условий охлаждения.
,
где
U
- пороговое напряжение [В],
-
динамическое сопротивление [Ом],
Обе величины берутся из справочника.
-
коэффициент формы тока; для 3-х выпрямителей
=
Θ – допустимый перегрев: 100ºС для диодов, 85ºС для тиристоров.
- общее тепловое сопротивление.
.
Параллельное включение мощных полупроводниковых диодов и тиристоров.
В мощных выпрямительных установках ток нагрузки больше чем предельный ток одного диода. Чтобы пропустить такой ток, необходимо несколько диодов соединить параллельно, при этом возникают следующие трудности: т.к. ВАХ диодов различны и нельзя найти двух одинаковых, может получиться неравномерное деление тока между диодами.
2 Iп
U0
1 2
Чтобы выровнять токи между параллельно включенными диодами можно применить следующие технические решения:
взять общее число параллельно включенных диодов с запасом на 25%, чтобы при любом сочетании ток ни одного из диодов не превысил бы предельного. Недостаток – повышенные затраты.
принять меры по выравниванию тока между диодами.
Можно последовательно с диодами, для выравнивания их прямых сопротивлений, включит активные или индуктивные сопротивления. На активных сопротивлениях будет выделяться слишком большая мощность, поэтому индуктивные предпочтительнее.
ИДТ – индуктивный делитель тока.
Uд Uд U0
Uпр1 Uпр2
Если нужно включить больше чем 2 диода, то придётся применить большее число ИДТ. При этом различают замкнутую кольцевую схему включения ИДТ и схему с задающим вентилем.
Замкнутую
кольцевую применяют, когда нужно включить
до 5 диодов параллельно.
Если диодов больше 5, применяется схема с задающим вентилем, в котором число ИДТ на 1 меньше чем диодов.
Эффективность действия ИДТ определяется площадью сечения сердечника и числом витков в обмотках. Применение ИДТ позволяет получить небаланс токов менее 10%.
Последовательное соединение мощных полупроводниковых приборов.
Обратное напряжение, действующее на закрытый диод в мощном выпрямителе, превышает его допустимое обратное напряжение. Чтобы не произошло пробоя, необходимо включить несколько диодов последовательно. При этом возникает проблема равномерного распределения обратного напряжения.
Uобр Uп
Iобр1
Iобр2
Iобр
кОм.
кОм.
-
Uобр1
1 2000 В
Iобр2
SmA
2 Uобр2
1000 В
+
Ч
тобы
выровнять обратное напряжение нужно
выровнять
.
Для этого, параллельно каждому диоду
нужно включить резистор (шунтирующий)
,
сопротивление которого должно быть в
3-5 раз меньше, чем
.
.
-
Rш
Rш
Iобр
5 Iобр
+
В
момент закрывания диодов их
восстанавливается с некоторым
запаздыванием из-за ёмкости p-n
перехода. Самым первым закроется диод
с самой маленькой ёмкостью, чтобы его
не пробило большим
.
Для исключения этого явления параллельно
диодам следует подключить конденсаторы
с ёмкостью большей, чем самая большая
ёмкость p-n
перехода, тогда эти конденсаторы будут
заряжаться дольше, чем время восстановления
и не дадут пробиться диоду.
_
Св
Rв Rш
Св
Rш
1...2 Ом Rв
5 Iобр
+
,
[мкФ]
- допустимое обратное напряжение одного диода
-
число последовательно включенных диодов
во всей цепочке
-
максимальное напряжение, приложенное
ко всем диодам
-
наибольшая разность заряда восстановления
обратного сопротивления, [Кл].
Если применяются лавинные диоды и тиристоры, то выравнивающие конденсаторы не применяют.