Các điốt kết nối seri chia sẻ điện áp ngược bằng nhau?

Nếu tôi đặt ba điốt 200 V giá rẻ trên một nguồn cung cấp 500 V thay vì một diode đắt tiền, hệ thống có được đảm bảo hoạt động chính xác không?

Lo lắng của tôi là tình huống hai trong số các điốt chia sẻ 150 V và 350 V còn lại xuất hiện trên các diode khác, mang lại khói holly. Điều gì đó sẽ xảy ra như thế?

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Không, điện áp không phân phối đều.

Dòng rò ngược cho điốt không phải là thông số được kiểm soát cẩn thận và có thể thay đổi đáng kể từ đơn vị này sang đơn vị khác, thậm chí từ cùng một lô sản xuất. Khi được đặt nối tiếp, các điốt có dòng rò thấp nhất sẽ có điện áp cao nhất trên chúng, điều này sẽ khiến chúng bị hỏng, do đó sẽ áp điện áp quá mức cho các điốt còn lại, khiến chúng cũng bị hỏng.

Giải pháp thông thường là đặt một điện trở có giá trị cao song song với mỗi diode. Chọn giá trị của điện trở sao cho dòng điện qua điện trở (khi điốt bị phân cực ngược) khoảng 10 × dòng rò trong trường hợp xấu nhất của bất kỳ diode nào. Điều này có nghĩa là điện áp ngược xuất hiện trên các điốt sẽ không thay đổi nhiều hơn khoảng 10%.

Lưu ý rằng điều này vẫn có nghĩa là bạn cần một số lợi nhuận trong xếp hạng của điốt. Ví dụ, đối với điện áp ngược cực đại 600V, bạn nên sử dụng bốn điốt 200 V chứ không phải ba.

Có một hiện tượng khác cũng xảy ra. Các điốt sẽ không "tắt" ở cùng một tốc độ khi đi từ phân cực thuận sang phân cực ngược. Một lần nữa, điốt "tốt nhất" (nhanh nhất) sẽ thất bại trước tiên. Giải pháp cho việc này là đặt một tụ điện, khoảng 10 đến 100 nF, song song với mỗi diode. Điều này giới hạn thời gian tồn tại (dV / dt) của điện áp ngược, cho phép tất cả các điốt chuyển đổi trước khi nó tăng quá cao.

Ngoài giải pháp được đề cập bởi @DaveTweed, bạn có thể xem xét sử dụng điốt Zener song song với mỗi diode như thế này:

Sơ đồ này hoạt động như sau: nếu một trong các điốt tăng cao do dòng rò thấp hơn - thì Zener sẽ bắt đầu bị vỡ và sẽ cung cấp thêm dòng điện cho các điốt khác làm cho chúng mất nhiều điện áp hơn từ diode yếu nhất (= với dòng rò thấp nhất). Ngoài ra, bạn có thể xem xét điều này vì các điốt Zener sẽ không cho phép điện áp tăng cao hơn điện áp đánh thủng diode Zener (nên thấp hơn điện áp đánh thủng của điốt của bạn). Nhưng Zeners không hoạt động như một công tắc nên tôi thích lời giải thích đầu tiên :)

Tôi chưa bao giờ thử điều này trong thực tế nhưng nó hoạt động tốt trong LTSpice và tôi không thấy bất kỳ lý do nào cho việc này thất bại.

Giải pháp này sẽ tốt hơn một chút so với điện trở song song vì điốt Zeners sẽ cho dòng rò ít hơn nhiều. Nhưng nó là mở rộng hơn.

Chỉ có một vấn đề với giải pháp này: có thể bạn sẽ không thể tìm thấy điốt Zener cho điện áp trên 200 Volts - có thể bạn sẽ cần sử dụng một số điốt Zener nối tiếp cho mỗi diode, có thể kết thúc trong một giải pháp cồng kềnh.