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よくある質問

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ダイオードはなぜ直列、並列に適していないのか。
2022-07-15
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Author:ipcb      Share

では、ダイオードは直列と並列に適していますか。

 

ダイオード直列接続

 

ダイオードを直列接続する場合は、静的カットオフ電圧と動的カットオフ電圧の対称分布に注意する必要があります。

 

7.15 二极管RC电路.png

 

静的時には、直列に接続された各素子のオフリーク電流が異なる製造ばらつきを有するため、リーク電流を有する素子が受けた電圧は、オプティマス状態に至ることもあります。しかし、素子が十分な保持安定性を持っていれば、線路に均圧電力抵抗を採用する必要はないです。遮断電圧が1200 Vより大きい素子が直列接続されている場合にのみ、一般的に並列抵抗を印加する必要があります。

 

カットオフドレイン電流が電圧によって変化せず、抵抗の誤差を無視していると仮定すると、所定のカットオフ電圧VRを持つダイオードn個の直列回路に対して、簡単な抵抗計算式を得ることが下記のようになります。

 

7.15 图2.gif

 

式(1.15)において、Vmは直列回路における電圧の値、△Irはダイオードリーク電流の偏差、条件は動作温度が値です。このように、安全な仮説を立てることができます。

 

7.15 图3.gif

 

式(1.16)において、Irmはメーカーによって与えられています。

 

以上の推定を用いて、抵抗中の電流はダイオードリーク電流の約6倍です。

 

経験的に、抵抗を流れる電流がオフ電圧下のダイオードリーク電流の約3倍であれば、この抵抗値は十分であることが明らかになりました。しかし、この条件でも抵抗には大きな損失が発生します。

 

原則として、動的な電圧分布は静的な電圧分布とは異なります。一方のダイオードpn接合のキャリアが他方よりも早く小さい場合、それはより早く電圧に耐えます。

 

容量のばらつきを無視すると、n個の所定のカットオフ電圧値Vrのダイオードが直列に接続されている場合、並列容量を計算する簡単な方法を採用することが下記のようになります。

 

7.15 图4.gif

 

式(1.17)において、△QRRはダイオード蓄積電力量のばらつきです。このように、安全な仮説を立てることが下記のようになります。

 

7.15 图5.gif

 

すべてのダイオードが同じ製造ロット番号から出荷されていることが条件です。◆QRRは半導体メーカーによって提供されます。継続電流ダイオードのオフ時に発生する蓄積電力量に加えて、容量に蓄積される電力量も同様にオン中のIGBTによって引き継がれる必要があります。上記の設計式によれば、全体の記憶電力量の値は単一ダイオードの記憶電力量の2倍に達する可能性があることがわかりました。

 

一般的に、連続電流ダイオードの直列電流はあまり見られないが、以下の付属品の損失源が存在することは原因です。

 

pn接合のn重拡散電圧、

 

並列抵抗における損失、

 

IGBTによって引き継がれる必要がある追加の蓄積電力量、

 

RC回路による素子の増加。

 

したがって、高カットオフ電圧のダイオードを採用できる場合、一般的には直列方式は採用されません。

 

その他は、応用回路が短いスイッチング時間と低い蓄積電力量を要求する場合、この2点はちょうど低耐圧ダイオードが備えていることです。もちろん、このときのシステムのオン状態損失も大幅に増加します。

 

ダイオード並列接続

 

ダイオードは並列に接続されており、付加的なRCバッファ回路は必要ありません。並列接続時のオン状態電圧のばらつきはできるだけ小さくすることが重要です。

 

ダイオードが並列接続に適しているかどうかを判断する重要なパラメータは、そのオン電圧の温度依存性です。温度の増加とともにオン電圧が低下すると、負の温度係数を有します。損失にとって、これは利点です。

 

温度の増加とともにオン電圧が増加すると、温度係数は正となります。

 

典型的な並列応用において、これは利点であり、その理由は、比較的暑いダイオードが比較的低い電流を受け、それによってシステムの安定化をもたらすからです。ダイオードは常に一定の製造ばらつきがあるため、ダイオードが並列接続されている場合、大きな負の温度係数(>2 mV/K)が温度上昇のアンバランスを生じる危険性があります。

 

並列接続されたダイオードは熱結合を生成することがあります。

 

複数のチップが並列に接続されたモジュールで基板を通過します。

 

複数のモジュールがヒートシンクに並列に接続されている間にヒートシンクを通過します。

 

一般的に弱い負の温度係数では、このような熱結合は、オン電圧を有するダイオードの温度不均衡を回避するのに十分です。しかし、負の温度係数値>2 mM/Kのダイオードについては、総定格電流は各ダイオード定格電流の総和よりも小さくなければならないという降下量の使用を提案しました。

 

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