Које су различите функције диода у ДЦ и АЦ системима?

一, Разлике у физичким механизмима: двосмерна адаптација једносмерне проводљивости
Основна карактеристика диоде произилази из једносмерне проводљивости ПН споја: она спроводи када је преднапонска (са отпором од око десетине ома) и искључује се када је пристрасна уназад (са отпором од мегаома). Ова карактеристика мора бити функционално прилагођена различитим методама у ДЦ и АЦ системима.

ДЦ систем: статичка једносмерна контрола
У систему једносмерне струје, диоде су у стабилном једносмерном проводном или граничном стању. На пример, у ДЦ магистрали фотонапонског претварача, паралелне диоде са слободним ходом настављају да проводе када је ИГБТ искључен, обезбеђујући слободан пут за струју индуктора. Његов отпор на једносмерну струју (предњи пад напона од око 0,7 В) одређује губитак снаге, док време повратног опоравка (обично наносекундни ниво) има релативно мали утицај у ДЦ сценаријима.

Комуникациони систем: динамичко пребацивање циклуса
У комуникационим системима, диоде морају брзо да промене стање проводљивости између позитивног и негативног полуциклуса од 50Хз/60Хз. Узимајући за пример коло мосног исправљача, четири диоде проводе наизменично да претварају наизменичну струју у пулсирајућу једносмерну струју. У овом тренутку, отпор диоде на наизменичну струју (која варира у зависности од фреквенције) и време повратног опоравка (које утиче на губитке високе{4}}фреквенције) постају кључни параметри. На пример, диоде за брзи опоравак (обрнуто време опоравка<50ns) can reduce conduction losses by 15% in high-frequency switching power supplies.

2, Основне функције у ДЦ системима
1. Заштита поларитета и повратна изолација
На улазном крају напајања једносмерном струјом, серијски повезана диода може спречити да се напајање преокрене. Када је поларитет обрнут, диода се подвргава обрнутом напону и искључује, избегавајући накнадно оштећење кола. На пример, ауто пуњач користи диоду 1Н4007 (обрнути отпорни напон 1000В), која може да издржи пролазни високи напон када се батерија аутомобила окрене уназад.

2. Наставак протока и ослобађање енергије
У колу индуктивног оптерећења, диоде обезбеђују слободан пут за струју индуктора. У драјверу мотора, диода слободног хода проводи када је ИГБТ искључен како би се спречило да позадинска електромоторна сила индуктора продре у цев прекидача. Његове карактеристике обрнутог опоравка директно утичу на ефикасност система: обичне диоде имају време повратног опоравка од око 200нс, док Шоткијеве диоде (без процеса обрнутог опоравка) могу побољшати ефикасност за 3% -5%.

3. Стабилизација напона и стезање напона
Зенер диоде постижу прецизну регулацију напона у ДЦ системима. На пример, 5.1В Зенер диода повезана паралелно у 12В ДЦ напајање може стабилизовати излазни напон на 5.1В ± 5%. Динамички отпор (обично неколико ома) одређује тачност стабилизације напона, док способност дисипације снаге (као што је паковање од 1В, 5В) одређује сценарио примене.

3, Основне функције у комуникационим системима
1. Ректификација и конверзија таласног облика
Исправљање је основна функција диода у системима наизменичне струје. У полуталасном кругу исправљања, једна диода претвара наизменичну струју у пулсирајућу једносмерну струју, са ефикасношћу од приближно 40,6%; Ефикасност пуноталасног круга исправљања (трансформатор са централним одводом + две диоде) је побољшана на 81,2%; Коло мосног исправљача (четири диоде) постиже пуно таласно исправљање без потребе за централном славином, постајући главно решење.

2. Детекција и демодулација сигнала
У бежичној комуникацији, диоде постижу детекцију високо{0}}фреквентног сигнала. На пример, у АМ радијима, диоде користе једносмерну проводљивост за издвајање аудио сигнала, а њихов спојни капацитет (обично неколико пикофарада) утиче на одзив високе{2}}фреквенције. Због тога је потребно одабрати наменску диоду за детекцију (као што је 1Н34А).

3. Примене за конверзију фреквенције и мешање
У -колу високе фреквенције, нелинеарне карактеристике диода омогућавају конверзију фреквенције. У миксеру, двоструко балансирана структура која се састоји од две диоде може мешати улазни сигнал са сигналом локалног осцилатора да генерише сигнал средње фреквенције. Капацитивност споја и серијски отпор одређују ефикасност мешања, а диоде за површинску монтажу (као што је серија ХСМС-286к) треба да се користе за смањење паразитских параметара.

4, Поређење типичних сценарија примене
Функционална димензија Примена ДЦ система Примена система наизменичне струје
Функција заштите: заштита од преокретања снаге, супресија пренапона индуктора, ЕМИ филтрирање
МППТ контрола фотонапонских ћелија за конверзију енергије, пуњење батерије АЦ-ДЦ конверзија, фреквентни погон
Обрада сигнала, регулација напона, конструкција логичке капије, детекција и демодулација, модулација мешања фреквенције
Типични уређаји укључују Шоткијеве диоде, Зенер диоде, диоде за брзи опоравак и исправљачке диоде
5, Режими квара и системски ефекти
Квар система једносмерне струје: ризик од кратког споја и топлотног одласка
У ДЦ системима, квар диода (нарочито термички квар) може изазвати трајне кратке спојеве. На пример, квар диоде слободног хода у фотонапонском претварачу може проузроковати да се напон ДЦ магистрале директно примени на ИГБТ колектор, што доводи до експлозије модула. Ова врста квара захтева двоструку заштиту кроз отпорнике за ограничавање струје (као што је 0,1 Ω/5В) и осигураче.

Квар комуникационог система: изобличење таласног облика и парализа система
У комуникационим системима, деградација параметара диоде (као што је продужено време повратног опоравка) може изазвати изобличење исправљеног таласног облика. У драјверу мотора, када се време повратног опоравка исправљачке диоде повећа са 50нс на 200нс, хармонијско изобличење се повећава са 3% на 12%, што доводи до интензивирања вибрација мотора. Ова врста квара захтева предиктивно одржавање кроз онлајн праћење температуре диодног споја (инфрацрвена термографија).