вход Вход Регистрация



В общем случае мощность потерь в диоде имеет четыре составных:

, (1.2)

где: - потери от прямого тока;

- потери при включении диода;

- потери при выключении диода;

- потери от токов истока.

В большинстве случаев, потерями при включении диода и потерями от токов истока можно пренебречь. Потери от прямого тока обычно исчисляются по эквивалентной схеме, основанной на кусочно-линейной аппроксимации вольтамперной характеристики диода [9,10], по формуле:

, (1.3)

где: - порогова напряжение;

- динамическое сопротивление;

- среднее значение анодного тока диода;

- коэффициент формы анодного тока диода.

Величины порога напряжения и динамического сопротивления являются паспортными данными диодов [9], коэффициент формы анодного тока определяется схемой выпрямителя, а среднее значение анодного тока исчисляется, исходя из режима работы и вида схемы [10].

Как видно из развертываний, показанных на рис. 1.2.(б), потери при выключении диода формируются на этапе убыли обратного тока. Мощность потерь можно рассчитать сравнительно просто, если сделать допущение о линейных ( во времени) законе изменения обратного тока и напряжения, который восстанавливается на диоде [11].

Тогда изменение обратного тока описывается уравнением:

, (1.4)

и, соответственно, для напряжения будем иметь:

. (1.5)

Уравнение (1.4) и (1.5) справедливые на интервале , если считать, что начало отсчета совпадает с моментом, когда обратный ток достигает амплитудного значения. Время лучше всего найти в справочнике. Если таких данных нет, то это время можно ориентировочно принять равным (0,2 - 0,5) . Используя (1.4) и (1.5), находим мощность, которая выделяется в диоде при выключении:

(1.6)

Следует отметить, что числовой коэффициент в (1.6) зависит от закона изменения тока и напряжения на интервале восстановления. Например, если предположить, что напряжение на диоде меняется по квадратичному закону, то есть:

,

то вычисление интеграла для мощности потерь дает аналогичный результат, но коэффициент в этой формуле выходит другой [11]:

(1.7)

Этот эффект хорошо иллюстрируется с помощью траектории переключения диода [12]. Траектория переключения по своей сути есть ничем другим, как динамической вольтамперною характеристикой диода, построенной чем период ЭДС что комутуе. Действительно, если период ЭДС что комутуе, разбить на довольно малые интервалы времени ( существенным образом меньшие, чем продолжительность обратного восстановления), то для каждого момента времени существует совокупность величин анодного тока и напряжения на диоде, который являются координатами точек в плоскости , . При изменению времени эти точки образуют замкнутую кривую, которая называется траекторией переключения, что является зависимостью анодного тока от напряжения, который меняется во времени. Пример траектории переключения диода показан на рис. 1.3. Точка 1 на этом рисунке отвечает включенному состояния диода, который проводит прямой ток . При выключении диода анодный ток диода сначала спадает к нулю (точка 2), а потом нарастает в негативном направлении к амплитуды обратного тока (точка 3). Дальше, на этапе восстановления точка, которая отображает, движется с точки 3 в точку 4, что отвечает убыли обратного тока к нулю. Коммутационное перенапряжение отвечает точке 5. Потом, при изменению ЭДС что комутуе, точка, которая отображает, движется сначала в точку 2, что отвечает состоянию диода перед началом процесса включения, и дальше после включения диода, в точку 6, что отвечает амплитуде анодного тока диода. После убыли обратного тока второго диода, точка, которая отображает, поворачивается в исходную точку 1. Пунктирная кривая в первом квадранте отвечает траектории переключения диода в случае, когда время включения диода близкий к продолжительности переднего фронта анодного тока. Пунктирная линия в третьем квадранте отвечает траектории переключения диода при допущенные о линейном законе изменения тока и напряжения на этапе восстановления. Нетрудно видеть, что чем ближе траектория переключения к осям координат, тем меньше потери энергии в диоде.

Таким образом, потери в диоде при выключении зависят от предельных условий на этапе убыли обратного тока ( ), закона изменения тока и напряжения на диоде и прямо пропорциональные частоте. Более скоростные диоды имеют меньшие заряды восстановления, которое обеспечивает меньшие амплитуды обратного тока, и меньшие времена убыли, которая в конечном итоге, приводит к уменьшению потерь при выключении и позволяет применять их при более высоких частотах коммутации.

 

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру