Auswahl von Dioden für 3-Phasen-Gleichrichter

Ich baue einen Gleichrichter, um ein 3-Phasen-Signal für einen Teil eines Schulprojekts gleichzurichten, also arbeite ich nicht ohne Hilfe und Aufsicht mit diesen Leistungsstufen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies scheint eine geeignete Schaltung zu sein, was die Gleichrichtung betrifft, aber ich habe einige Fragen. Ich habe festgestellt, dass die Auswahl von Dioden anhand ihrer Datenblätter nicht so einfach ist, wie ich erwartet hatte. Das System, mit dem ich es zu tun habe, handhabt viel Leistung; Insbesondere muss es Maximalwerte von 40 V und 40 A oder 1,6 kW Leistung verarbeiten.

Ich bin daran interessiert, eine maximale Leistungsübertragung zu erreichen, daher möchte ich den Durchlassspannungsabfall der Diode minimieren. Aus diesem Grund habe ich mich hauptsächlich mit Schottky-Dioden beschäftigt.

Hier ist ein Link zum Datenblatt zu einer Diode, die geeignet sein könnte. Und hier ist eine Zusammenfassung der wichtigsten Spezifikationen:

Max. Durchlassspannungsabfall (bei Sperrschichttemperatur = 25 °C): 0,48 V

Wiederholte Spitzensperrspannung: 45 V

Durchschnittlicher gleichgerichteter Ausgangsstrom: 12A

Non-Repetitive Peak Forward Surge Current 8,3 ms Single Half Sinus-Wave Overlayed on Rated Load: 200A

Die sich wiederholende Spitzensperrspannung ist sinnvoll in Bezug darauf, wie viel Spannung die Diode verarbeiten kann, aber die maximale Stromstärke ist für mich etwas mehrdeutig. Was bedeutet der letzte Parameter genau? Es scheint, als ob die Diode bis zu 200 A verarbeiten kann, solange sie nicht zu lange am Limit gehalten wird. Aber wie kann dieser Wert so groß sein, während der durchschnittliche gleichgerichtete Ausgangsstrom nur 12 A beträgt? In jedem Fall scheint diese Diode nicht geeignet zu sein, da sie im Durchschnitt nur 12 A verarbeiten kann.

Ich konnte keinen direkten Link zum Datenblatt der nächsten Diode finden, aber es ist der erste Treffer bei Google über diesen Link. Nach dem, was ich gesehen habe, würden Sie dies meiner Meinung nach als "doppelte" Schottky-Diode bezeichnen. Hier ist eine Zusammenfassung der relevanten Spezifikationen:

Max. Durchlassspannungsabfall (bei Sperrschichttemperatur = 25 °C, Durchlassstrom = 60 A): 0,90 V

Wiederholte Spitzensperrspannung: 200 V

Durchschnittlicher gleichgerichteter Ausgangsstrom: 75A

Nicht wiederkehrender Spitzen-Vorwärtsstoßstrom 8,3 ms (bei Sperrschichttemperatur = 45 °C): 600 A

Zunächst einmal, ist es üblich, diese "doppelten" Dioden für solche Dinge zu verwenden? Der Durchlassspannungsabfall scheint für einen Schottky sehr hoch zu sein. Ist das für beide Dioden in Vorwärtsrichtung? Das Datenblatt sagt, dass alle Bewertungen "pro Bein" sind, also ist meine Vermutung nein. Abgesehen davon bin ich mit dieser Diode mehr als in der Lage, mit dem zu arbeiten, was ich versuche zu tun.

Ich suche noch, aber das sind die einzigen guten Kandidaten, die ich bisher gefunden habe. Es ist leicht, Dioden zu finden, die entweder für Hochstrom oder Hochspannung ausgelegt sind, aber nicht für beides. Warum das?

Schlagen Sie vor, den Effektivstrom pro Diode zu ermitteln. Bei Schottky-Dioden gibt es einen Kompromiss - eine hohe Durchbruchspannung hat einen höheren Spannungsabfall (und weniger Leckage, besonders bemerkbar bei hohen Temperaturen).
@SpehroPefhany, da die Spezifikation einen Spitzenwert von 40 A vorsieht, wären es nicht nur 40 \ sqrt (2) = 28,3 A RMS?

Antworten (2)

Dioden sind sehr komplexe Dinge, die sich aus Durchlassspannung, Durchlassstrom, Sperrstrom, Sperrspannung, Sperrstromleck und Erholungszeiten zusammensetzen. Und dann haben alle Spannungen und Ströme stationäre Werte, sich wiederholende Spitzenwerte und sich nicht wiederholende Spitzenwerte.

Alles hat immer Einfluss.

Der Grund, warum Dioden oft nur Hochstrom oder Hochspannung sind, liegt darin, dass viele der Eigenschaften einer Diode ein Kompromiss sind. Wenn Sie eine Diode mit enormer Strombelastbarkeit und einer sehr guten Sperrspannungsspezifikation wünschen, benötigen Sie während des Prozesses viel mehr Siliziummaterial und viel mehr Steuerungen, als wenn Sie nur eine zur Optimierung auswählen.

Ich gehe jetzt davon aus, dass Ihr 3-Phasen-Signal irgendwo zwischen 1 und 100 Hz liegt, da dies bei den meisten 3-Phasen-Leistungsanwendungen der Fall ist. Das ist eine ziemlich niedrige Frequenz für eine Diode, sodass Sie die "Rückwärtswiederherstellungszeit" und all diese Parameter ziemlich überspringen können. Sie bedeuten, wie schnell die Diode beginnt, Strom zu blockieren, nachdem sie zuvor geleitet wurde, aber bei einer Leistung von 100 Hz ist jede Erholung da draußen schnell.

Sie sollten sicherstellen, dass die Diode die Spannung handhaben kann, auch wenn es nicht genau das ist, was Sie erwarten. Eine Sache, zum Beispiel, Sie haben nicht angegeben, ob die 40 V Wechselstrom oder erwarteter Gleichstrom sind. Ich tippe auf AC. In diesem Fall erhalten Sie bei 3-Phasen eine ungefähre Gleichspannung von 1,8-mal (aufgerundet) das, was 72 VDC entspricht.

Ihre Diode muss also mindestens eine Sperrspannung von 80 V haben, vorzugsweise über 100 V.

Dann werden die Vorwärtsspannung und der Strom verknüpft. Auf Seite 4 oben links Ihres zweiten Datenblatts (der Microsemi-Diode) können Sie sehen, dass sie bei 25 Grad Sperrschichttemperatur bei 40 A nur eine Durchlassspannung von 0,8 V hat

Diese Durchlassspannung gilt für eine Diode, ja.

Der Unterschied zwischen Steady-State-Durchlassstrom und nicht wiederkehrendem Spitzen-Durchlassstrom besteht darin, dass ein sehr hoher Strom dazu führt, dass die Diode eine höhere Spannung abfällt und die Gesamtspitzenleistung für eine 200-A-Spitze weit über 200 W liegt, selbst bei Ihrer ersten Diode.

Für eine sehr kurze Dauer und nur einmal kann die Diode diese Energiemenge verarbeiten, aber wenn Sie den Strom konstant halten, baut sich die verbrauchte Energie auf. Aus diesem Grund kann der erste nur 12 A kontinuierlich verarbeiten. Alles, was höher ist, führt zu einer stärkeren Erwärmung, als sein internes Design beseitigen kann.

Nun haben viele Dioden einen wiederkehrenden Spitzenstrom, basierend auf einer 2-phasigen 60-Hz- oder 50-Hz-Gleichrichtung, der etwas höher ist als ihr stationärer Strom, da eine Diode in einem Gleichrichter nur zeitweise verwendet wird. Die Hälfte in 2-Phasen und ein Drittel in 3-Phasen.

Wenn Sie also eine Diode finden, die nur einen Dauerzustand von 35 A hat, aber einen wiederkehrenden Spitzenstrom von 50 A oder so (oder natürlich vorzugsweise höher) zulässt, sollten Sie mit Ihrer 40-A-Spezifikation einigermaßen sicher sein, wenn Ihr 3-Phasen-Signal dies nicht ist unter 35 Hz.

Vielen Dank für die ausführliche Antwort und dafür, dass Sie die meisten meiner Fragen beantwortet haben. Sie gehen zu Recht von 40 V (Spitzen-) Wechselstrom aus, aber ich bin gespannt, wie Sie daraus den Gleichstromwert berechnen, um 72 V zu erhalten. Sprechen Sie in Bezug auf das, was Sie als "Dauerstrom" bezeichnen, von dem, was das Datenblatt als "maximaler durchschnittlicher Durchlassstrom" bezeichnet?
Steady State bezieht sich auf den maximalen Dauergleichstrom. Der maximale durchschnittliche Durchlassstrom scheint dieser Rechnung zu entsprechen. Wechselspannung ist eine Welle mit Spitzen und Nullen. Die AC-Spannung, auf die sich die Leute oft beziehen, ist RMS AC, was eine Möglichkeit ist, die durchschnittliche Energie auszudrücken, aber die Spitzen sind höher. Bei einem 2-Phasen-Signal sind die Spitzen sqrt(2)-mal RMS-Wert, bei einem 3-Phasen-Signal sind sie sqrt(3)-mal RMS-Wert. Das ist 1,7-etwas, also habe ich auf 1,8 gerundet. Für die DC-Gleichrichtungsspannung verwenden Sie immer die Spitzenspannung, da die Dioden diese Spannung als Maximum sehen.

Dual-Schootky sind beliebt, weil sie einfacher zu verwenden sind, um Einphasen-Brückengleichrichter herzustellen. Der Spannungsabfall bei großen Strömen wird immer groß sein; Normale Dioden werden wahrscheinlich 1,5 V oder so abfallen. Wenn Sie einen sehr niedrigen Abfall benötigen, müssen Sie die aktive Berichtigung verwenden ( http://en.wikipedia.org/wiki/Active_rectification ).

Auswahl von Dioden für 3-Phasen-Gleichrichter
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v