ไดโอดที่ต่อแบบอนุกรมมีแรงดันย้อนกลับเท่ากันหรือไม่?

ถ้าฉันวางไดโอดที่มีพิกัด 200 V สามตัวในแหล่งจ่าย 500 V แทนที่จะเป็นไดโอดที่มีราคาแพงระบบรับประกันว่าจะทำงานได้อย่างถูกต้องหรือไม่?

ความกังวลของฉันคือสถานการณ์ที่ไดโอดสองตัวแบ่งปัน 150 V และ 350 V ที่เหลือปรากฏบนไดโอดอีกอันทำให้เกิดควันฮอลลี่ จะเป็นอย่างนั้นไหม?

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ไม่แรงดันไฟฟ้าไม่กระจายเท่ากัน

กระแสรั่วไหลย้อนกลับสำหรับไดโอดไม่ได้เป็นพารามิเตอร์ที่ควบคุมอย่างระมัดระวังและสามารถแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากหน่วยหนึ่งไปยังอีกหน่วยแม้จากชุดการผลิตเดียวกัน เมื่อวางแบบเรียงลำดับไดโอดที่มีกระแสไฟรั่วต่ำสุดจะมีแรงดันไฟฟ้าสูงที่สุดซึ่งจะทำให้เกิดความล้มเหลวซึ่งจะใช้แรงดันไฟฟ้ามากเกินไปกับไดโอดที่เหลืออยู่ทำให้เกิดความล้มเหลวเช่นกัน

วิธีการแก้ปัญหาปกติคือการใส่ตัวต้านทานที่มีมูลค่าสูงควบคู่ไปกับไดโอดแต่ละตัว เลือกค่าของตัวต้านทานเพื่อให้กระแสผ่านตัวต้านทาน (เมื่อไดโอดกลับลำเอียง) ประมาณ 10 ×กระแสการรั่วไหลที่เลวร้ายที่สุดของไดโอดใด ๆ ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับที่ปรากฏในไดโอดจะไม่เปลี่ยนแปลงมากกว่า 10%

โปรดทราบว่านี่ยังคงหมายความว่าคุณต้องการระยะขอบในการจัดอันดับไดโอด ตัวอย่างเช่นสำหรับแรงดันย้อนกลับสูงสุด 600V คุณควรใช้ไดโอด 200-V สี่ตัวไม่ใช่สามตัว

มีอีกปรากฏการณ์หนึ่งที่เข้ามาเล่นเช่นกัน ไดโอดจะไม่ "ปิด" ทั้งหมดที่ความเร็วเดียวกันเมื่อไปจากอคติไปข้างหน้าเพื่อย้อนกลับอคติ อีกครั้งไดโอด "ดีที่สุด" (เร็วที่สุด) จะล้มเหลวก่อน วิธีแก้ปัญหานี้คือการวางตัวเก็บประจุประมาณ 10 ถึง 100 nF ควบคู่กับไดโอดแต่ละตัว นี่เป็นการ จำกัด แรงดันย้อนกลับ (dV / dt) ของแรงดันย้อนกลับทำให้ไดโอดทั้งหมดสามารถสลับก่อนที่จะเพิ่มขึ้นสูงเกินไป

นอกเหนือจากวิธีการแก้ปัญหาที่กล่าวถึงโดย @DaveTweed คุณสามารถพิจารณาใช้ Zener diodes ขนานกับแต่ละ diode ดังนี้:

แผนผังนี้ใช้งานได้ดังต่อไปนี้: ถ้าไดโอดตัวใดตัวหนึ่งสูงเนื่องจากกระแสรั่วไหลต่ำ - ซีเนอร์จะเริ่มสลายตัวและจะให้กระแสมากขึ้นสำหรับไดโอดตัวอื่นทำให้พวกเขาใช้แรงดันไฟฟ้าจากไดโอดที่อ่อนแอที่สุด กระแสไฟรั่วต่ำสุด) อีกทางหนึ่งคุณสามารถพิจารณาสิ่งนี้เนื่องจากไดโอดซีเนอร์จะไม่อนุญาตให้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นว่าแรงดันพังทลายของซีเนอร์ไดโอด (ซึ่งควรจะต่ำกว่าแรงดันพังทลายของไดโอดของคุณ) แต่ Zeners ไม่ทำงานเป็นสวิตช์ดังนั้นฉันชอบคำอธิบายแรก :)

ฉันไม่เคยลองสิ่งนี้ในความเป็นจริง แต่มันใช้งานได้ดีใน LTSpice และฉันไม่เห็นเหตุผลใด ๆ ที่สิ่งนี้จะล้มเหลว

วิธีนี้จะดีกว่าตัวต้านทานแบบขนานเล็กน้อยเนื่องจาก Zeners diodes จะให้กระแสไฟรั่วน้อยกว่ามาก แต่มันก็อธิบายเพิ่มเติม

ปัญหาเพียงข้อเดียวของการแก้ปัญหานี้: คุณอาจไม่สามารถหาไดโอดซีเนอร์สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 200 โวลต์ - คุณอาจจำเป็นต้องใช้ซีเนอร์ไดโอดหลายตัวในซีรีย์สำหรับไดโอดแต่ละตัว