вход Вход Регистрация



Особенности работы диодов при повышенных частотах удобно рассмотреть на примере однофазного выпрямителя с выводом нулевой точки трансформатора, показанной на рис. 1.1.(а). Допустим, что на первичную обмотку трансформатора подаётся напряжение u1 прямоугольной формы, длительностью фронтов которого можно пренебречь. Кроме того, предположим, что ток нагрузки сглажен, а сопротивление короткого замыкания трансформатора носит реактивный характер. В этом случае, в стационарном режиме при включении диода VD1 электромагнитные процессы в контуре коммутации можно рассчитать, используя эквивалентную схему, показанную на рис. 1.1.(б). При этом амплитуда коммутирующей эдс Ek равна амплитуде линейной эдс вторичной обмотки трансформатора, а индуктивность коммутационного контура равна удвоенной индуктивности короткого замыкания трансформатора, приведенной к вторичной обмотке трансформатора. Временные развёртки процессов в схеме показаны на рис. 1.2. При включении диода VD1 возникает короткое замыкание между выводами "а" и "х" вторичной обмотки трансформатора и начинается процесс перехода тока с ранее работавшего диода VD2 на включившийся диод VD1. Скорость изменения анодных токов диодов определяется величиной коммутирующей эдс и индуктивностью коммутационного контура:

.

В момент времени анодный ток вступающего в работу диода VD1 достигает уровня тока нагрузки, а анодный ток выходящего из работы диода VD2 спадает до нуля. Однако, поскольку восстановление обратного сопротивления диода происходит не мгновенно, короткое замыкание в контуре коммутации сохраняется, и процесс нарастания коммутационного тока продолжается. При этом в диоде VD2 формируется импульс обратного тока, а в диоде VD1 амплитуда анодного тока равна сумме тока нагрузки и обратного тока выходящего из работы диода.

Процесс восстановления обратной электрической прочности вышедшего из работы диода занимает время . Площадь под кривой обратного тока диода, называется зарядом восстановления. Величина

 


заряда восстановления и время обратного восстановления являются паспортными параметрами диодов и приводятся в справочниках, например в [9]. Зная эти параметры диода, можно вычислить амплитуду обратного тока диода по формуле:

(1.1)

где – заряд восстановления.

Многие зарубежные фирмы в информационных материалах на диоды вместо величины заряда восстановления приводят зависимости амплитуды обратного тока от скорости спада анодного тока диода.

Процесс восстановления напряжения на выходящем из работы диоде происходит на этапе снижения обратного тока в течение времени . Этот процесс может проходить со скоростью, которая зависит от свойств p-n перехода. Большая скорость спада обратного тока ("обрыв" обратного тока) вызывает значительные перенапряжения на диоде, определяемые эдс самоиндукции на индуктивности коммутационного контура. Подавление перенапряжений, возникающих при обрыве обратного тока диодов, делается с помощью демпфирующих RC-цепей, включаемых параллельно диодам. Для уменьшения этих перенапряжений выпускаются специальные диоды с, так называемым, "мягким восстановлением" (soft recovery).

Как видно на развёртке, показанной на рис. 1.2.(в), при переключении диодов в кривой выходного напряжения возникает провал, длительность которого равна сумме времени коммутации тока нагрузки и времени обратного восстановления диода . Таким образом, при увеличении частоты среднее значение выходного напряжения выпрямителя уменьшается и, следовательно, мощность, отдаваемая в нагрузку, и, соответственно, эффективность процесса преобразования энергии, тоже падают.

 

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