High Cerrah Currents için tasarım: Power Diode Selection ve Placement Strategies

Yüksek dalgalanmaların altında hayatta kalmak ve güvenilir bir şekilde çalışmak zorunda olan elektronik sistemler, güç elektroniklarındaki en zorlu görevlerden biridir. dalgalanmalar bir yıldırım grevinden kaynaklanırsa, girişli bir yük geçişi veya bir fayda hatası, yetersiz korumanın sonuçları felaket olabilir: yönetimsel izoloğu, silikon kavimleri seçmek ve konumlandırma gücü diyotları seçmek için pratik bir çerçeve.

Gerçek Dünya Sistemlerinde Mevcut Cerrahları Anlamak

Bir dalgalanma akımı kısa süreli bir olay, yüksek hayal kırıklığı, tipik olarak birkaç mikrosaniyeden birkaç milisaniye kadar kalıcıdır. Sürekli devlet aşırılık dalgalanmalarından farklı olarak, mevcutlar çok kısa sürede kırılmalı veya karmaşıklaştırılmalıdır.

Cerrah Olaylarının Türleri

  • [FONT=0)Işık-indüklenen dalgalanmalar: Doğrudan veya dolaylı enerji hatları veya iletişim kablolarında doğrudan veya dolaylı yıldırım grevleri tarafından tanımlanmaktadır. Waveforms IEC 61000-4-5 (8/20 μs mevcut dalgaformu) Peak akımları 10 kA'ya 200 kA'ya ulaşabilir.
  • [FONT:0) Geçici Geçiciler: [Döneticiler: 0,4][/FONTS:0) İndüksiyon manyetik alan, birkaç arsadan birkaç akreple yüksek bir akıma yol açan bir gerilim artışı oluşturur.
  • [FONT:0)Mevcutler için başlangıç: [Dönetici: 0,2] Güç malzemelerinde, büyük girdi kapasitörlerinin şarjı birkaç satır döngüsü için ilk on yüz ampsülünü yaratabilir.Repetitive inrush repetifier.
  • [FONT=0)Power hata akımları:[Dönetici:[Döncükler: 0) Kısa devreler veya anlık çizgi hataları, koruma diyotlarını bir füzyon veya mola vermeden önce stresle artırabilir.

Bir Cerrahın Anahtar Parametreleri

Mühendisler uygun bir diyot seçmek için dalgalanmanın beş yönünü karakterize etmelidir:

  • [FONT:0)Peak amplitude (I)FSM[D:2)[Dönetici:0)[Dönemli:0)))[Dönemli ve en yüksek anlık diyotun dayanması gerekir.
  • [FONT=0)Waveform şekli ve süresi:[Dönetici:[Dönetici: 8/20 μs) veya dikdörtgen pul (örneğin, 10 ms yarı-sine) enerji teslim edilir.
  • [FONT=0)Repetition oranı:[[Dönetici:0) Tek-event tekrarlanan dalgalanmalara karşı (örneğin, her güçten inrush) Repetitive dalgalanmalar ısınması gerektirir.
  • [FONT:0)Zaman (di/dt): ) Hızlı yükselen dalgalanmalar (yüksek di /dt) kurtarma gerilimlerini ilerletme ve yakındaki devrelerde gürültüyü teşvik edebilir.
  • [FONT:0)Ambient sıcaklığı:[Dönemli ısılar: [Dönetici: 1) Yüksek eklemli sıcaklıklarda basınç kapasitesi bozulabilir; sıcak diyotlar daha az dalgalanmaya baş edebilir.

Güç Diode Fundamentals for Cerrah Koruma Korumak için

Tüm diyotlar mevcut işlemleri artırmak için eşit yaratılmaz. diyot'un iç yapısı, doping profili ve yarı iletken malzeme başarısız olmadan yüksek akımları absorbe etme ve yönetme yeteneğini belirler.

Diode Tipleri ve Onların Cerrah Performansı

  • [FONT=0)Standart Recovery Diodes:[Dönetici:[Dönetici: 1 μs) Düşük gerilim damlasını (V[FLT: 4) - 0.8V için optimize edilmiş ve mükemmel bir şekilde kurtarma süresi ile (t=Dörtücük olarak 30-100 A zirve) ve yüksek frekanslılar için iyi bir hız artışı sağlar.
  • [FONT:0)Fast Recovery Diodes (FREDs): , Plat azaltmak için platin veya altın ile yapılır}D[Döneticiler için yüksek frekanslı güç malzemeleri ve motor sürücüleri, on iki ters kurtarma kaybından kaçınmak için genellikle aynı ölü büyüklüğünden daha düşük.
  • [FONT:0)Schottky Diodes: [Dönetici: 0,0) [Dönüşük bir şekilde düşük V ile yüksek enerji ile yüksek ısıtılmış ısıtımı (0.3-0.6V) ve neredeyse hiçbir geri dönüşüm süresi sınırlı değildir (örneğin, 12V otomotiv).
  • [FONT:0) Yüksek-Surge Power Diodes: Özelleştirilmiş diyotlar (örneğin, Vishay HFA serisi veya Semi RURG serisi) derin bir kavimlerle tasarlanmış, büyük ölüler ve optimize edilmiş ısıtılmış ısıtılmış ısıtılır ve 1000 A’nin üzerinde tek bir 8.3 ms nabzı için mevcutları idare edebilir.
  • [0]TVS Diodes (Transient Gerilmeleri): [Döneticileri değil, TVS cihazları, gerilim aksanlıkları için kullanılan avalanche diyotlarıdur. Çok yüksek tepe akımları (yüzlü gerilimler) çok kısa süreler için (sıralar) ele alır ( 1 ms) Sürekli artış için uygun olmayan (uzunluklar için).

Anahtar Ratings Datasheets'te Açıklama

Mevcutları artırmak için bir diyot değerlendirildiğinde, sürekli ileriye dönük notun ötesine bakın (I[D:0) [AV)). Aşağıdaki parametreler kritiktir:

  • [FONT=0)Peak Forward Cerrahı (I)FSM)[Dönetici:0))) Mevcut olmayan artış, genellikle belirli bir pul için (örneğin, 83 ms yarı-sine dene.
  • [FONT:0]I2) Puanı:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  • [FONT:0) Hayırlı-Repetitive Peak Tersfer (V[DÜT:1) )[Dönder:[Dönüşük koşullar sırasında en yüksek izin verilen gerilimin altında olduğuna göre, bazı diyotlar, V) s.
  • [FONT:0)Forward Recovery Gerilim (V)FR[D:2)[Dönetici:0)[Dönetici:0)Yüksek bir yüksek erimenin uygulandığı geçici ileri gerilim artışı uygulanır. [DüzDüzDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ
  • [FONT:0) ⁇ Direniş (R[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜN)[Üye Olmayanlar İçindekiler (DÜye Olmayanlar) Daha Fazlası (TDÜye Olmayanlar)))))

Güç Diodları Seçilmesi için Kriterleri: A detailed Approach

Seçme tek bir boyuta sahip değildir. Her uygulama, dalgalanma yeteneği, hız, gerilim ve maliyet arasında bir ticaret gerektirir. Aşağıdaki kriter sistematik olarak değerlendirilmelidir.

1. Peak Cerrahı Current vs. Waveform

I)FSM[[Dönetici:0)[[Dönetici:0)[[Düzücüler, en kötü durumdaki dalgalanma dalgaformu sistemdeki en kötü sürümden elde etmek için veri tablosundan elde edilen puana göre puana göre puan[Düzüğün sayısı = 20 μs) *Düzüğün çoğu, diferansiyelin genellikle çok daha yüksek bir zirveye dayanabileceğimi belirtir.

[FONT:0)Example:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜ:0)[DÜDÜ: 2 ), 8/20 μs artış için, aynı diyot 1000 A zirvede hayatta kalabilir.

2. Ters Gerilim Margin

Bir ters gerilim puanı ile bir diyot seçin (V) R) veya V) en az% 20 daha yüksek bir artış sırasında, herhangi bir yüzükleme sırasında, sabit devre dışı bırakma işlemi dahil olmak üzere, en az 600V diyotunu aşabilir.

3. Kurtarma Zamanı ve Dökülebilirlik

Devreleri geçmek için diyot, EMI, gerilim ringing ve ekstra kayıplara neden olabilecek aşırı geri dönmeden kaçınmak için hızla geri kazanmalıdır. Hızlı kurtarma diyotları (t)rr).) - yavaş bir ileri kurtarma geri kazanılabilir.[FLT: 4 )

4. Termal Dissipasyon ve Junction Sıcaklık

Bir dalgalanma sırasında tüketilen enerji diyotun kaviminde ısınıyor.Kaç ısı artışı T)J,max) (genellikle 150 °C 175°C) ile ısınıyor, ortalama güç ısıtılmalıdır;2). ⁇ JC) Enerjiden gelen sıcaklık artışı ile birlikte, sıcaklık artışı hesaplamak için.

[FONT=0)Köpektif formülü: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ DERSİ: × Z[DÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜŞÜNÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

5. Paket ve Tahminleri

Fiziksel paket (DO-201, TO-220, SMC, vb.) termal yolu belirler ve mevcut taşıma kapasitesi ilerleyebilir (örneğin, L-7, R-6) yüksek bir basınç artışı için daha iyidir, çünkü SMC veya DO-214AB gibi sert paketler orta derece yüksek bir sıcaklık artışı ile sınırlıdır.

Optimal Cerrah Koruma Stratejileri

Devre düzenindeki yerleştirme parasitik indükleme, aşırı V) veya ısı izolasyonu ile ilgili olarak mükemmel bir şekilde seçilecektir. Bu yerleştirme stratejileri, yüksek kullanılabilirlik güç tasarımlarında on yıllar boyunca elde edilen pratik deneyimden elde edilir.

1. Locate Diodes, Cerrah Kaynağı Kaynağına Mümkün Olarak Yakın

Dalga kaynağı arasındaki yoldaki indüktör ve diyot, indüktif yük ücretsiz olarak, diyotun ters puanı veya hasar hassas bileşenleri aşabilir.En az döngü alanı ile doğrudan indüktif veya line-to-neutral veya line-to-ground) ile indüktif yük devretme, diyotun fiziksel olarak bitişik olması gerekir.

2.Derin Yolunda Çıkarma

Yüksek çözünürlükte, diyotları güç rayına bağlanmak için kısa, geniş PCB izler veya çiftleri çarpıtın ve geri dönüş. büyük bir döngü, bir anten olarak hareket eder ve dalgalanmadan sonra dalgalanan manyetik enerji, diyotları yaratarak, diyotunu yaratarak, diferansiyel olarak, diferansiyel olarak, olukların yük ile sıkı bir döngü oluşturmalıdır.

3. Diode ile Paralel bir Snubber veya Capacitor yerleştirin

Çok yüksek di /dt dalgalanmaları için, en iyi diyot bile bu gerilim artışını gösterecektir (V) FİLM (Dönetici) küçük bir RC snubber (örneğin, 10 ULL, 1 nF) doğrudan diyotun üzerinde yer alan ve alt segmentlerde de yüksek çözünürlükte bir artış sağlar.

4. Sabit Akışı Layoutout

Yüksek enerji dalgalanmaları için, diyot ısıları hızla hızla ısıtılır. Sıcaklık, bakır ped veya ısıtıcılardan kaçınmak için hızlı bir şekilde yerel noktaları kullanın. katode temas (Melek) ve alt delik diyotlarının sekmesini düşük bir ısı direnci ile bağlayabilirsiniz.

5. Diode'yi Ayrılmadan Koru

Bazı yüksek ameliyat senaryolarında, ters gerilim, diferansiyelin yüksek gerilimin üzerinden geri dönmesini geçebilir. RRM), diyot ve uzak bir filtre kapasitör arasında geçiş yapmak için.

6. Yüksek Cerrah Kapasiteli Kapasite için birden çok Diod kullanın

Tek bir diyotun I)FSM) yetersiz olduğunda, aynı diyotların mevcut dalgalanmaları paylaşabileceği. ancak, her bir dalda V)) yanlış bir diyot aynı topludan eşleştirilir ve her birinin kendi ısıt adalarını sağlar.

Proper termal yönetim, dalgalanma tasarımının gizli yarısıdır. Birçok mühendis etkileyici bir I)FSM) derecedir, ancak sonra küçük bir PCB pedine kilitlenir, ancak aşağıdaki kılavuzlar ısı bütünlüğü sağlar:

  • [FONT:0)En yüksek kavim ısı artışı[Dönetici:0))) ve sürekli ısıtımı kullanarak, verilen Z ⁇ JC eğrisi geçerli.
  • [FONT:0) Bir ısıtılmış boyutu [DÜT:1] T)K[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ) 125°C (veya T) altındaki bir ısıtılabilir.
  • [FONT:0) PCB termal rahatlamayı düşünün: [Dönetici için], pedleri iç bakır tabakalara bağlanmak için birden fazla ısı kullanıyor. bakır tabakanın kendisi ısı yayıcı olarak hareket eder.
  • [FONT:0]Force hava soğutması [DDDDÜT:1], tekrarlanan dalgalanmalarla sistemler için faydalıdır (örneğin, motor sürücüleri). Hava akışı olmadan, ısıt sıcaklık yükselir, diyotun dalgalanma marjını azaltır.

Operasyon Korumanın Test ve Geçerliliği

Simülasyon tek başına yetersizdir. Gerçek dünya dalgalanmaları olayları, endüstri standartlarına göre yaygın olarak değişir.Devrici testler diyot seçimi ve yerleştirme yeterli olur.

Önerilen Test Standartları

  • [FONT=0)IEC 61000-4-5: [Dönetici: 0,2 °D] AC güç hattı dalgalanmaları için (kombinasyon dalgası 1.2/50 μs açık-cirkürü gerilimi, 8/20 μs kısa sirkü mevcut).
  • [FONT:0)IEC 61000-4-4-4: [Dönetici için elektrik hızlı geçici / sabit (EFT) için [ yüksek enerji değil, yüksek di / yüksek.
  • [0]Automotive ISO 7637-2 ve 16750-2:[Dönetici:[Dönetme, başlangıç ve endüktif vuruş için filtreler.
  • [FONT:0]MIL-STD-461 veya DO-160: Havacılık EMI/surge bağışıklığı için.

Pratik Test Kurulum

Bir IR kamera veya termo çiftle olan kavim sıcaklığının tamamının, diyotun V) ile bir testin değiştiğini doğrulayın.[Dışlama işlemine göre, yüksek kontrolin bir parçası olarak bir testin bir kısmını ekleyin.

Uygulama Örnekleri: Power Diode Selection and Placement

Örnek 1: Offline Flyback Power Supply Giriş Rectifier

[FONT:0]Requirement:[DDD) [DDDDDD) 10.D) A 1AFLD 5 Sınıf 2 (1 kV line-to-neutral, 8/20 μs, 250 A zirve)[Diode seçimi: [DD)) 8/20 $ (D) ile bir araya gelir (örneğin, 1N4007).

Örnek 2: Motor Drive Freewheeling Diode

[FONT:0]Requirement:[Dönetici: 8] [DFLT:2|Diode] [DFLT: 3,5 $ 'lık bir yüksek çözünürlükte bir yüksek çözünürlükte 40-80 A ile başa çıkmalıdır.[D)

Örnek 3: Telecom 48V Hot-Swap Giriş Koruma

[FONT=0)Requirement:[D)[D) ]->Diode seçimi:[D) İki paralel 5A / 1000 standart kurtarma (her biri ben[D)[D)[D) = 200 $ / 4 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yüksek dalgalanma akımları için tasarım, sadece yüksek bir zirveye sahip bir diyotun ötesine geçen bir disiplin yaklaşımı gerektirir.The mühendisi must understand the grow wave.)[Döneticileri cezalandırmak için güvenilir bir kale olarak hareket ettirebilirsiniz.In further reading, refere etmek için.Invision5|Downing the pricing waveform's energy content, match the diyot's I