Koje su različite funkcije dioda u DC i AC sistemima?

一, Razlike u fizičkim mehanizmima: dvosmjerna adaptacija jednosmjerne provodljivosti
Osnovna karakteristika diode proizlazi iz jednosmjerne provodljivosti PN spoja: provodi kada je prednaponska (sa otporom od oko desetine oma) i isključuje se kada je prednaponska (sa otporom od megaoma). Ova karakteristika mora biti funkcionalno prilagođena različitim metodama u DC i AC sistemima.

DC sistem: statička jednosmjerna kontrola
U DC sistemu, diode su u stabilnom jednosmjernom provodnom ili graničnom stanju. Na primjer, u DC sabirnici fotonaponskog pretvarača, paralelne diode sa slobodnim hodom nastavljaju da provode kada je IGBT isključen, osiguravajući slobodan put za struju induktora. Njegov DC otpor (prednji pad napona od oko 0,7 V) određuje gubitak snage, dok vrijeme povratnog oporavka (obično nanosekundni nivo) ima relativno mali utjecaj u DC scenarijima.

Komunikacijski sistem: dinamičko prebacivanje ciklusa
U komunikacijskim sistemima, diode moraju brzo prebaciti svoje stanje provodljivosti između pozitivnog i negativnog poluciklusa od 50Hz/60Hz. Uzimajući za primjer sklop mosnog ispravljača, četiri diode provode naizmjenično kako bi pretvorile izmjeničnu struju u pulsirajuću istosmjernu snagu. U ovom trenutku, AC otpor diode (koji varira s frekvencijom) i vrijeme povratnog oporavka (koje utiče na gubitke visoke{4}}frekvencije) postaju ključni parametri. Na primjer, diode za brzi oporavak (obrnuto vrijeme oporavka<50ns) can reduce conduction losses by 15% in high-frequency switching power supplies.

2, Osnovne funkcije u DC sistemima
1. Zaštita polariteta i povratna izolacija
Na ulaznom kraju DC napajanja, serijski povezana dioda može spriječiti obrnuto napajanje. Kada je polaritet obrnut, dioda se podvrgava obrnutom naponu i isključuje, izbjegavajući naknadno oštećenje kola. Na primjer, auto punjač koristi diodu 1N4007 (obrnuti otporni napon 1000V), koja može izdržati prolazni visoki napon kada se akumulator automobila okrene unazad.

2. Nastavak protoka i oslobađanje energije
U krugu induktivnog opterećenja, diode osiguravaju slobodan put za struju induktora. U pokretaču motora, dioda slobodnog hoda provodi kada je IGBT isključen kako bi se spriječilo da povratna elektromotorna sila induktora prodre u cijev prekidača. Njegove karakteristike povratnog oporavka direktno utiču na efikasnost sistema: obične diode imaju vreme povratnog oporavka od oko 200ns, dok Šotkijeve diode (bez procesa obrnutog oporavka) mogu poboljšati efikasnost za 3% -5%.

3. Stabilizacija napona i stezanje napona
Zener diode postižu preciznu regulaciju napona u DC sistemima. Na primjer, 5.1V Zener dioda spojena paralelno u 12V DC napajanje može stabilizirati izlazni napon na 5.1V ± 5%. Dinamički otpor (obično nekoliko oma) određuje tačnost stabilizacije napona, dok sposobnost disipacije snage (kao što je pakovanje od 1W, 5W) određuje scenario primjene.

3, Osnovne funkcije u komunikacijskim sistemima
1. Rektifikacija i konverzija valnog oblika
Ispravljanje je osnovna funkcija dioda u AC sistemima. U polutalasnom krugu ispravljanja, jedna dioda pretvara naizmjeničnu struju u pulsirajuću jednosmjernu struju, sa efikasnošću od približno 40,6%; Efikasnost punovalnog ispravljačkog kruga (transformator sa centralnim odvodom + dvije diode) je poboljšana na 81,2%; Kolo mosnog ispravljača (četiri diode) postiže potpuno valno ispravljanje bez potrebe za središnjim odvodom, postajući glavno rješenje.

2. Detekcija i demodulacija signala
U bežičnoj komunikaciji, diode postižu detekciju signala visoke{0}}frekvencije. Na primjer, u AM radiju, diode koriste jednosmjernu provodljivost za izdvajanje audio signala, a njihov spojni kapacitet (obično nekoliko pikofarada) utiče na visoko-odziv. Stoga je potrebno odabrati namjensku diodu za detekciju (kao što je 1N34A).

3. Konverzija frekvencije i aplikacije za miješanje
U -visokofrekventnim kolima, nelinearne karakteristike dioda omogućavaju konverziju frekvencije. U mikseru, dvostruko balansirana struktura koja se sastoji od dvije diode može pomiješati ulazni signal sa signalom lokalnog oscilatora kako bi se generirao signal srednje frekvencije. Kapacitivnost spoja i serijski otpor određuju efikasnost miješanja, a diode za površinsku montažu (kao što je serija HSMS-286x) moraju se koristiti za smanjenje parazitnih parametara.

4, Poređenje tipičnih scenarija primjene
Funkcionalna dimenzija Primena DC sistema Primena AC sistema
Funkcija zaštite: zaštita od obrnutog napajanja, supresija prenapona induktora, EMI filtriranje
Pretvorba energije fotonaponska ćelija MPPT kontrola, punjenje baterije AC-DC konverzija, frekventni pogon
Obrada signala, regulacija napona, konstrukcija logičkih kapija, detekcija i demodulacija, modulacija miješanja frekvencije
Tipični uređaji uključuju Schottky diode, Zener diode, diode za brzi oporavak i ispravljačke diode
5, Načini kvara i sistemski efekti
Kvar DC sistema: opasnost od kratkog spoja i termičkog odlaska
U DC sistemima, kvar dioda (posebno termički kvar) može uzrokovati trajne kratke spojeve. Na primjer, kvar diode slobodnog hoda u fotonaponskom pretvaraču može uzrokovati da se DC napon sabirnice direktno primjenjuje na IGBT kolektor, što dovodi do eksplozije modula. Ova vrsta kvara zahtijeva dvostruku zaštitu kroz otpornike za ograničavanje struje (kao što je 0,1 Ω/5W) i osigurače.

Kvar komunikacijskog sistema: izobličenje talasnog oblika i paraliza sistema
U komunikacijskim sistemima, degradacija parametara diode (kao što je produženo vrijeme povratnog oporavka) može uzrokovati izobličenje ispravljenog valnog oblika. U pokretaču motora, kada se vrijeme povratnog oporavka ispravljačke diode poveća sa 50ns na 200ns, harmonijsko izobličenje se povećava sa 3% na 12%, uzrokujući intenziviranje vibracija motora. Ova vrsta kvara zahtijeva prediktivno održavanje putem online praćenja temperature diodnog spoja (infracrvena termografija).