Kokios yra skirtingos diodų funkcijos nuolatinės ir kintamosios srovės sistemose?

一, Fizinių mechanizmų skirtumai: dvikryptis vienkrypčio laidumo pritaikymas
Diodo šerdies charakteristika kyla iš vienkrypčio PN jungties laidumo: jis yra laidus, kai yra pakreiptas į priekį (su maždaug dešimčių omų varža), ir išsijungia, kai įjungiamas atgal (su megaomų varža). Ši funkcija turi būti funkcionaliai pritaikyta įvairiais būdais nuolatinės srovės ir kintamosios srovės sistemose.

DC sistema: statinis vienkryptis valdymas
Nuolatinės srovės sistemoje diodai yra stabilios vienakryptės laidumo arba išjungimo būsenos. Pavyzdžiui, fotovoltinio keitiklio nuolatinės srovės magistralėje lygiagretūs laisvosios eigos diodai ir toliau veikia, kai IGBT yra išjungtas, suteikdami laisvos eigos kelią induktoriaus srovei. Jo nuolatinės srovės varža (priekinis įtampos kritimas apie 0,7 V) lemia galios praradimą, o atvirkštinis atkūrimo laikas (dažniausiai nanosekundžių lygis) turi santykinai nedidelį poveikį nuolatinės srovės scenarijams.

Ryšio sistema: dinaminis ciklo perjungimas
Ryšių sistemose diodai turi greitai perjungti savo laidumo būseną tarp teigiamų ir neigiamų 50 Hz/60 Hz pusciklų. Kaip pavyzdį imant tilto lygintuvo grandinę, keturi diodai veikia pakaitomis, kad kintamosios srovės energiją paverstų pulsuojančia nuolatine srove. Šiuo metu pagrindiniais parametrais tampa diodo kintamosios srovės varža (kuri kinta priklausomai nuo dažnio) ir atvirkštinis atkūrimo laikas (kuris turi įtakos dideliems dažnio nuostoliams). Pavyzdžiui, greito atkūrimo diodai (atvirkštinis atkūrimo laikas<50ns) can reduce conduction losses by 15% in high-frequency switching power supplies.

2, pagrindinės funkcijos nuolatinės srovės sistemose
1. Poliškumo apsauga ir atvirkštinė izoliacija
Nuolatinės srovės maitinimo šaltinio įvesties gale nuosekliai prijungtas diodas gali užkirsti kelią maitinimo šaltinio atjungimui. Kai pakeičiamas poliškumas, diodas yra veikiamas atvirkštinės įtampos ir išjungiamas, kad būtų išvengta vėlesnių grandinės pažeidimų. Pavyzdžiui, automobiliniame įkroviklyje naudojamas 1N4007 diodas (1000 V atbulinės eigos įtampą), kuris gali atlaikyti trumpalaikę aukštą įtampą, kai automobilio akumuliatorius apverčiamas atvirkščiai.

2. Tęstinis srautas ir energijos išleidimas
Indukcinės apkrovos grandinėje diodai suteikia laisvos eigos kelią induktoriaus srovei. Variklio tvarkyklėje laisvosios eigos diodas veikia, kai IGBT išjungiamas, kad užpakalinė induktoriaus elektrovaros jėga neprasiskverbtų į jungiklio vamzdelį. Jo atvirkštinio atkūrimo charakteristikos tiesiogiai veikia sistemos efektyvumą: įprastų diodų atvirkštinio atkūrimo laikas yra apie 200 n, o Schottky diodai (be atvirkštinio atkūrimo proceso) gali pagerinti efektyvumą 3–5%.

3. Įtampos stabilizavimas ir įtampos fiksavimas
Zenerio diodai užtikrina tikslų įtampos reguliavimą nuolatinės srovės sistemose. Pavyzdžiui, 5,1 V Zenerio diodas, lygiagrečiai prijungtas prie 12 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, gali stabilizuoti išėjimo įtampą ties 5,1 V ± 5%. Dinaminė varža (dažniausiai keli omai) lemia įtampos stabilizavimo tikslumą, o galios išsklaidymo galimybė (pvz., 1W, 5W pakuotė) – taikymo scenarijų.

3, Pagrindinės funkcijos ryšių sistemose
1. Rektifikavimas ir bangos formos konvertavimas
Ištaisymas yra pagrindinė diodų funkcija kintamosios srovės sistemose. Pusinės bangos ištaisymo grandinėje vienas diodas kintamąją srovę paverčia pulsuojančia nuolatine srove, kurios efektyvumas yra maždaug 40,6 %; Visos bangos ištaisymo grandinės efektyvumas (centrinis čiaupo transformatorius+du diodai) pagerintas iki 81,2 %; Tilto lygintuvo grandinė (keturi diodai) užtikrina visišką bangų ištaisymą nereikalaujant centrinio čiaupo ir tampa pagrindiniu sprendimu.

2. Aptikimas ir signalo demoduliavimas
Belaidžio ryšio metu diodai užtikrina aukšto{0}}dažnio signalo aptikimą. Pavyzdžiui, AM radijo imtuvuose diodai naudoja vienkryptį laidumą garso signalams išgauti, o jų sandūros talpa (dažniausiai keli pikofaradai) turi įtakos aukšto-dažnio atsakui. Todėl aptikimui reikia pasirinkti specialų diodą (pvz., 1N34A).

3. Dažnio keitimo ir maišymo programos
Aukšto -dažnio grandinėse netiesinės diodų charakteristikos leidžia konvertuoti dažnį. Maišytuve dviguba subalansuota struktūra, susidedanti iš dviejų diodų, gali sumaišyti įvesties signalą su vietinio generatoriaus signalu, kad sukurtų tarpinio dažnio signalą. Jungties talpa ir nuoseklioji varža lemia maišymo efektyvumą, o norint sumažinti parazitinius parametrus, reikia naudoti paviršiaus montavimo diodus (pvz., HSMS-286x seriją).

4, Tipiškų taikymo scenarijų palyginimas
Funkcinis matmuo DC sistemos taikymas AC sistemos taikymas
Apsaugos funkcija: galios atvirkštinė apsauga, induktoriaus viršįtampio slopinimas, EMI filtravimas
Energijos konvertavimo fotovoltinių elementų MPPT valdymas, akumuliatoriaus įkrovimas AC-DC konvertavimas, kintamo dažnio pavara
Signalų apdorojimas, įtampos reguliavimas, loginių vartų konstrukcija, aptikimas ir demoduliavimas, dažnių maišymo moduliavimas
Tipiški įrenginiai yra Schottky diodai, Zenerio diodai, greito atkūrimo diodai ir lygintuvai.
5, gedimų režimai ir sistemos efektai
Nuolatinės srovės sistemos gedimas: trumpojo jungimo ir šiluminio pabėgimo pavojus
Nuolatinės srovės sistemose diodų gedimas (ypač terminis gedimas) gali sukelti nuolatinius trumpuosius jungimus. Pavyzdžiui, sugedus fotovoltinio keitiklio laisvosios eigos diodui, nuolatinės srovės magistralės įtampa gali būti tiesiogiai prijungta prie IGBT kolektoriaus, o tai gali sukelti modulio sprogimą. Šio tipo gedimams reikalinga dviguba apsauga naudojant srovę ribojančius rezistorius (pvz., 0,1 Ω/5W) ir saugiklius.

Ryšio sistemos gedimas: bangos formos iškraipymas ir sistemos paralyžius
Ryšio sistemose diodų parametrų pablogėjimas (pvz., pailgėjęs atvirkštinio atkūrimo laikas) gali iškraipyti ištaisytą bangos formą. Variklio tvarkyklėje, kai lygintuvo diodo atvirkštinis atkūrimo laikas padidėja nuo 50 ns iki 200 ns, harmoninis iškraipymas padidėja nuo 3% iki 12%, todėl variklio vibracija sustiprėja. Dėl tokio tipo gedimų reikalinga išankstinė priežiūra, stebint diodų jungties temperatūrą internetu (infraraudonųjų spindulių termografija).