Kādas ir diožu dažādās funkcijas līdzstrāvas un maiņstrāvas sistēmās?

一, Fizikālo mehānismu atšķirības: vienvirziena vadītspējas divvirzienu adaptācija
Diodes kodola raksturlielums izriet no PN krustojuma vienvirziena vadītspējas: tā vada, kad tā ir nospriegota uz priekšu (ar pretestību aptuveni desmitiem omu), un izslēdzas, ja ir nospriegota pretējā virzienā (ar megaomu pretestību). Šī funkcija ir funkcionāli jāpielāgo, izmantojot dažādas metodes līdzstrāvas un maiņstrāvas sistēmās.

Līdzstrāvas sistēma: statiska vienvirziena vadība
Līdzstrāvas sistēmā diodes atrodas stabilā vienvirziena vadošā vai atslēgtā stāvoklī. Piemēram, fotoelektriskā invertora līdzstrāvas kopnē paralēlas brīvgaitas diodes turpina vadīt, kad IGBT ir izslēgts, nodrošinot brīvgaitas ceļu induktora strāvai. Tā līdzstrāvas pretestība (aptuveni 0,7 V sprieguma kritums uz priekšu) nosaka jaudas zudumu, savukārt reversajam atkopšanas laikam (parasti nanosekundes līmenī) ir salīdzinoši neliela ietekme līdzstrāvas scenārijos.

Sakaru sistēma: dinamiska cikla pārslēgšana
Sakaru sistēmās diodēm ir ātri jāpārslēdz to vadītspējas stāvoklis starp pozitīvo un negatīvo pusciklu 50Hz/60Hz. Ņemot par piemēru tilta taisngrieža ķēdi, četras diodes darbojas pārmaiņus, lai pārveidotu maiņstrāvu par pulsējošu līdzstrāvu. Šajā brīdī par galvenajiem parametriem kļūst diodes maiņstrāvas pretestība (kas mainās atkarībā no frekvences) un reversais atkopšanas laiks (kas ietekmē lielus -frekvences zudumus). Piemēram, ātrās atkopšanas diodes (apgrieztais atkopšanas laiks<50ns) can reduce conduction losses by 15% in high-frequency switching power supplies.

2, pamatfunkcijas līdzstrāvas sistēmās
1. Polaritātes aizsardzība un apgrieztā izolācija
Līdzstrāvas barošanas avota ieejas galā sērijveidā savienota diode var novērst strāvas padeves apvērsumu. Kad polaritāte ir mainīta, diode tiek pakļauta reversajam spriegumam un tiek atslēgta, izvairoties no turpmākiem ķēdes bojājumiem. Piemēram, automašīnas lādētājā tiek izmantota 1N4007 diode (reversās pretestības spriegums 1000 V), kas var izturēt pārejošu augstu spriegumu, kad automašīnas akumulators ir apgriezts.

2. Turpināšanas plūsma un enerģijas atbrīvošana
Induktīvās slodzes ķēdē diodes nodrošina brīvgaitas ceļu induktora strāvai. Motora draiverī brīvgaitas diode vada, kad IGBT ir izslēgts, lai novērstu induktora aizmugures elektromotora spēka iekļūšanu slēdža caurulē. Tās reversās atkopšanas raksturlielumi tieši ietekmē sistēmas efektivitāti: parastajām diodēm reversās atkopšanas laiks ir aptuveni 200 n, savukārt Šotkija diodes (bez reversās atkopšanas procesa) var uzlabot efektivitāti par 3% -5%.

3. Sprieguma stabilizācija un sprieguma nostiprināšana
Zenera diodes nodrošina precīzu sprieguma regulēšanu līdzstrāvas sistēmās. Piemēram, 5,1 V Zenera diode, kas paralēli pievienota 12 V līdzstrāvas barošanas avotam, var stabilizēt izejas spriegumu pie 5,1 V ± 5%. Dinamiskā pretestība (parasti daži omi) nosaka sprieguma stabilizācijas precizitāti, savukārt jaudas izkliedes spēja (piemēram, 1W, 5W iepakojums) nosaka pielietojuma scenāriju.

3, pamatfunkcijas sakaru sistēmās
1. Taisnošana un viļņu formas pārveidošana
Taisnošana ir diožu pamatfunkcija maiņstrāvas sistēmās. Pusviļņa rektifikācijas ķēdē viena diode pārvērš maiņstrāvu pulsējošā līdzstrāvā ar efektivitāti aptuveni 40,6%; Pilna viļņa rektifikācijas ķēdes efektivitāte (centra krāna transformators+divas diodes) ir uzlabota līdz 81,2%; Tilta taisngrieža ķēde (četras diodes) nodrošina pilnu viļņu taisnošanu bez nepieciešamības pēc centra krāna, kļūstot par galveno risinājumu.

2. Detekcija un signāla demodulācija
Bezvadu komunikācijā diodes nodrošina augstas{0}}frekvences signālu noteikšanu. Piemēram, AM radioaparātos diodes izmanto vienvirziena vadītspēju, lai iegūtu audio signālus, un to savienojuma kapacitāte (parasti dažas pikofarādes) ietekmē augstas-frekvences reakciju. Tāpēc noteikšanai ir jāizvēlas īpaša diode (piemēram, 1N34A).

3. Frekvenču pārveidošanas un sajaukšanas lietojumprogrammas
Augstas-frekvences shēmās diožu nelineārie raksturlielumi nodrošina frekvences pārveidošanu. Mikserī dubultā līdzsvarota struktūra, kas sastāv no divām diodēm, var sajaukt ieejas signālu ar vietējā oscilatora signālu, lai radītu starpfrekvences signālu. Sajaukšanas efektivitāti nosaka savienojuma kapacitāte un sērijas pretestība, un, lai samazinātu parazītiskos parametrus, ir jāizmanto virsmas montāžas diodes (piemēram, HSMS-286x sērija).

4, tipisku pielietojuma scenāriju salīdzinājums
Funkcionālās dimensijas līdzstrāvas sistēmas lietojumprogramma Maiņstrāvas sistēmas lietojumprogramma
Aizsardzības funkcija: jaudas apgrieztā aizsardzība, induktora pārsprieguma slāpēšana, EMI filtrēšana
Enerģijas pārveidošanas fotoelementu MPPT vadība, akumulatora uzlādes maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidošana, mainīgas frekvences piedziņa
Signālu apstrāde, sprieguma regulēšana, loģisko vārtu konstrukcija, noteikšana un demodulācija, frekvenču sajaukšanas modulācija
Tipiskas ierīces ir Šotkija diodes, Zenera diodes, ātrās atkopšanas diodes un taisngrieža diodes
5, atteices režīmi un sistēmas efekti
Līdzstrāvas sistēmas kļūme: īssavienojuma un termiskā aizbēgšanas risks
Līdzstrāvas sistēmās diodes bojājums (īpaši termiskais sadalījums) var izraisīt pastāvīgus īssavienojumus. Piemēram, fotoelektriskā invertora brīvgaitas diodes bojājums var izraisīt līdzstrāvas kopnes sprieguma tiešu pievadīšanu IGBT kolektoram, izraisot moduļa eksploziju. Šāda veida kļūmei nepieciešama dubulta aizsardzība, izmantojot strāvu ierobežojošos rezistorus (piemēram, 0,1 Ω/5W) un drošinātājus.

Sakaru sistēmas kļūme: viļņu formas kropļojumi un sistēmas paralīze
Sakaru sistēmās diodes parametru pasliktināšanās (piemēram, pagarināts reversās atkopšanas laiks) var izraisīt rektificētās viļņu formas izkropļojumus. Motora draiverī, kad taisngrieža diodes reversās atkopšanas laiks palielinās no 50 ns līdz 200 ns, harmoniskie kropļojumi palielinās no 3% līdz 12%, izraisot motora vibrācijas pastiprināšanos. Šāda veida kļūmei nepieciešama paredzama apkope, izmantojot tiešsaistes diodes savienojuma temperatūras uzraudzību (infrasarkanā termogrāfija).