Wie reduziere ich parallel geschaltete Dioden mit negativen Temperaturkoeffizienten?

Ein Diodenübergang kann als Spannungsabfall in Reihe mit einem Widerstand angenähert werden. Diese beiden Werte werden gelegentlich explizit auf einem Datenblatt angegeben, da sie immer aus der VI-Kurve des Geräts extrapoliert werden können: Wählen Sie zwei Punkte im linearen Bereich der Kurve und ziehen Sie eine Linie zwischen diesen beiden Punkten. Der V-Achsenabschnitt ist der Spannungsabfall und die V/I-Steigung ist der Widerstand. Da sich die VI-Kurve mit der Temperatur ändert, ändern sich auch diese Werte.

Wenn wir zwei der angegebenen BYG23T-Dioden parallel schalten und davon ausgehen, dass eine die maximale Temperatur von 150 ° C und die andere die "kalte" Temperatur von 25 ° C hat, erhalten wir diese Annäherung, wobei V2 / R2 die heißere der beiden Dioden ist:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Offensichtlich ist dies ein Worst-Case-Szenario; Es ist fast unvorstellbar, dass eine Diode 150 ° C hat, während die andere 25 ° C hat. Aber wenn wir dieses Szenario überleben, werden wir auch alle realistischeren überleben.

Nehmen wir weiter an, es gibt genau eine Diode bei 150°C und eine beliebige Anzahl n von Dioden bei 25°C. Die einzelne Diode bei 150 ° C begrenzt die gesamte parallele Kombination davon, mehr Strom zu nehmen, und alle anderen Dioden bei 25 ° C minimieren ihren Beitrag zum Gesamtnennstrom des parallel geschalteten Satzes.

Wir wissen, dass der Gesamtstrom durch den parallel geschalteten Satz die Summe der Ströme durch jeden Zweig ist.

$I_{total}=nI_1+I_2$

Wir wissen auch, dass die Spannung an jedem Zweig identisch ist.

$V_1+I_1R_1=V_2+I_2R_2$

$V_1$,$V_2$,$R_1$,$R_2$, Und$I_2$können den Datenblättern entnommen werden.$I_{total}$ist anwendungsabhängig. Das lässt uns mit zwei Variablen ($I_1$Und$n$) und zwei Gleichungen. Nach n auflösen und ein paar Schritte auslassen:

$n=\lceil\frac{R_1(I_{total}-I_{2})}{V_2-V_1+I_2R_2}\rceil$

Alternativ, wenn wir es wissen$n$Wir können nach dem tatsächlichen Strom auflösen, der von der heißesten Diode gesehen wird.

$I_2=\frac{I_{total}R_1+n(V_1-V_2)}{R_1+nR_2}$

In diesem speziellen Fall werden mit den Werten dieser speziellen Diode und einem Laststrom von 1,4 Ampere drei 25C-Dioden parallel benötigt, um sicherzustellen, dass die 150C-Diode nicht mehr als 1A sieht. Der tatsächliche Strom durch die heiße Diode beträgt in dieser Situation knapp ein Ampere.

Das gibt uns insgesamt vier parallel geschaltete 1A-Dioden, um eine Last von 1,4 Ampere zu tragen. Das ist mit ziemlicher Sicherheit übertrieben. Unsere Berechnungen könnten verbessert werden, wenn wir den Einfluss der Temperatur auf die VI-Kurve des Geräts berücksichtigen könnten. Aber die Gleichungen werden viel komplexer, und wir müssten eine Vorstellung davon haben, wie viel Variation in der Temperaturreaktion wir von Gerät zu Gerät erwarten können. Das ist keine Spezifikation, die ich jemals auf einem Datenblatt gesehen habe.

Aus den Gleichungen, die ich für diesen speziellen Diodensatz erstellt habe, würde ein Ungleichgewicht von 25 % dazu führen, dass eine Diode den gesamten Strom bei einem halben Ampere aufnimmt; 31 % bei 1 Ampere. Da das Datenblatt keine Abweichungen von Komponente zu Komponente auflistet, gehen wir durch die Parallelschaltung von Dioden immer das Risiko ein, dass das Ungleichgewicht ausreichen könnte, um das gesamte Schema zu ruinieren.

Wenn ich 10% Ungleichgewicht annehme, verstehe ich, dass zwei Dioden nicht ganz ausreichen, um 1,4 Ampere zu tragen. Bei 20 % Ungleichgewicht reichen drei nicht ganz aus.