Параллельное подключение диодов: 16. Параллельное и последовательное соединение диодов

Содержание

16. Параллельное и последовательное соединение диодов

При выпрямлении
высоких напряжений приходится соединять
диоды последовательно, чтобы обратное
напряжение на каждом диоде не превышало
предельного. Но вследствие разброса
обратных сопротивлений у различных
экземпляров диодов одного и того же
типа на отдельных диодах обратное
напряжение может оказаться выше
предельного, что повлечёт пробой диодов.

Для того, чтобы
обратное напряжение распределялось
равномерно, между диодами, независимо
от их обратных сопротивлений, применяют
шунтирование резисторами. Сопротивления
R_Ш
резисторов должны быть одинаковы и
значительно меньше наименьшего из
обратных сопротивлений диодов. Но
вместе с тем R_Шне должно
быть слишком малым, чтобы чрезмерно не
возрос ток при обратном напряжении,
т.е. чтобы не ухудшилось выпрямление.

Параллельное
соединение диодов применяют в том
случае, когда нужно получить прямой
ток, больший предельного тока одного
диода. Но если диоды одного типа просто
соединить параллельно, то вследствие
неодинаковости вольт-амперных
характеристик они окажутся различно
нагруженными и в некоторых ток будет
больше предельного.

Уравнительные
резисторы R_У
подбирают экспериментально до получения
в рабочем режиме одинаковых токов в
диодах.

Выпрямительными
называют полупроводниковые диоды,
предназначенные для преобразования
переменного тока в постоянный. Выпрямление
переменного тока с помощью полупроводникового
диода основано на его односторонней
электропроводности. Она заключается
в том, что диод оказывает очень малое
сопротивление току, протекающему в
одном (прямом) направлении, и очень
большое сопротивление току, протекающему
в другом (обратном) направлении.
Чем
больше площадь р-n-перехода, тем большей
силы ток можно через него пропускать,
не опасаясь теплового пробоя и порчи
диода. Поэтому в выпрямительных
полупроводниковых диодах используются
плоскостные р-n-переходы.
Плоскостной
р-n-переход получают, вводя в полупроводник
р- или n-типа примеси, создающие в нем
область с противоположным типом
электропроводности. Примеси можно
вводить путем сплавления или
диффузии.
Диоды с использованием
р-n-переходов, полученных методом
сплавления, называются сплавными, а
методом диффузии — диффузионными.

Выпрямление
переменного напряжения (тока) с помощью
диода иллюстрируется рис. 3.9.
В течение
положительного полупериода входного
напряжения U1
диод V
включен в прямом направлении, сопротивление
его мало и на нагрузке Rн
напряжение U2
практически равно входному напряжению.
При отрицательном полупериоде входного
напряжения диод включен в обратном
направлении, его сопротивление
оказывается значительно больше, чем
сопротивление нагрузки, и почти все
входное напряжение падает на диоде, а
напряжение на нагрузке близко к нулю.
В данной схеме для получения выпрямленного
напряжения используется лишь один
полупериод входного напряжения, поэтому
такой выпрямитель называется
однополупериодным.

Параллельное соединение светодиодов

Известно, что светодиоды лучше всего соединять последовательно. В этом случае ток на каждом из них будет одинаковый, что упрощает контроль над ним. Но бывают случаи, что без параллельного соединения не обойтись.

Например, если есть источник питания, и к нему необходимо подключить несколько светодиодных лампочек, суммарное падение напряжений на которых превышает напряжение источника. Иными словами, питания источника не достаточно для последовательно соединенных лампочек, и они не загораются.

Тогда лампочки включают в цепь параллельно и на каждую ветку ставят свой резистор.

По законам параллельного соединения падение напряжений на каждой ветке будет одинаковым и равным напряжению источника, а ток может отличаться. В связи с этим расчеты по определению характеристик резисторов будут проводиться отдельно для каждой ветки.

Содержание статьи

1 Запрет на один резистор
2 Основные характеристики элементов цепи
3 Преимущество параллельного включения диодов
4 Применение параллельного соединения светодиодов
5 Несколько нюансов монтажа

Запрет на один резистор

Почему нельзя подсоединить все светодиодные лампочки к одному резистору? Потому что технология производства не позволяет сделать светодиоды с идеально равными характеристиками. Светодиоды имеют разное внутреннее сопротивление, и порой различия в нем очень сильны даже для одинаковых моделей, взятых из одной партии.

Большой разброс сопротивления приводит к разбросу в значении тока, а это в свою очередь приводит к перегреву и перегоранию. Значит, надо проконтролировать ток на каждом светодиоде или на каждой ветке с последовательным соединением. Ведь при последовательном соединении ток одинаковый. Для этого и применяют отдельные резисторы. С их помощью стабилизируют ток.

Основные характеристики элементов цепи

Слегка подумав, становится понятным, что одна ветка сможет содержать максимальное количество светодиодов такое же, как при последовательном соединении и питании от этого же источника.

Например, у нас есть источник на 12 вольт. К нему можно последовательно подсоединить 5 светодиодов по 2 вольта. (12 вольт:2 вольта:1,15≈5). 1,15- это коэффициент запаса, поскольку необходимо рассчитывать, что в цепь будет включен еще и резистор.

Сопротивление резистора рассчитывается с помощью закона Ома: I=U/R, где I будет допустимым током, взятым из таблицы характеристик прибора. Напряжение U получится, если из максимального напряжения источника питания вычесть падения напряжений на каждом светодиоде, входящем в последовательную цепочку (тоже берется из таблицы характеристик).

Мощность резистора находится из формулы:

P=U²/ R= I*U.

При этом все величины записываются в системе Си. Напомним, что 1 A=1000 мA, 1 мA=0,001 A, 1 Ом=0,001 кОм, 1 Вт=1000 мВт.

Сегодня много онлайн калькуляторов, которые предлагают выполнить эту операцию автоматически, просто подставив известные характеристики в пустые ячейки. Но основные понятия знать все-таки полезно.

Преимущество параллельного включения диодов

Параллельное соединение позволяет добавить 2 или 5, или 10 светодиодов, или больше. Ограничением является мощность источника питания и габариты прибора, в котором вы хотите применить такое соединение.

Лампочки для каждой параллельной ветки берут строго одинаковые, чтобы у них были максимально похожие значения допустимого тока, прямого и обратного напряжения.

Преимущество параллельного соединения светодиодов в том, что если один из них перегорит, вся цепь продолжит работать. Лампочки будут светиться и при перегорании их большего количества, главное, чтобы хоть одна ветка оставалась неповрежденной.

Как видно, параллельное соединение – это довольно полезная вещь. Просто надо уметь правильно собрать цепь, не забывая обо всех свойствах светодиодов и о законах физики.

Во многих схемах параллельное соединение комбинируют с последовательным, что позволяет создать функциональные электрические приборы.

Применение параллельного соединения светодиодов

Схема параллельного подключения с двумя выводами позволяет реализовывать двухцветное свечение лампочек, если используются два кристалла разного цвета. Цвет меняется при изменении полюсов источника (изменение направления тока). Широкое применение такая схема находит в двухцветных индикаторах.

Если два кристалла разного цвета соединить параллельно в одном корпусе и подключить к ним импульсный модулятор, то можно менять цвет в широком диапазоне. Особенно много тонов генерируется при сочетании зеленого и красного цвета светодиодов.

Как видно на схеме, к каждому кристаллу подключен свой резистор. Катод в таком соединении общий, а вся система подключена к управляющему устройству – микроконтроллеру.

В современных праздничных гирляндах иногда применяется смешанный тип соединения, в котором несколько последовательных рядов соединяются параллельно. Это позволяет гирлянде светиться, даже если несколько светодиодных источников выйдут из строя.

При создании подсветки в помещении тоже могут применять параллельное соединение. Смешанные схемы используются при конструкции многих индикаторных электроприборов и для подсвечивающих устройств.

Несколько нюансов монтажа

Отдельно можно сказать о том, как соединяются светодиоды между собой. Каждый кристалл заключен в корпус, из которого идут выводы. На выводах зачастую стоят отметки «-» или «+», что означает соответственно подключение к катоду и к аноду прибора.

Опытные радиолюбители даже на глаз могут определить полярность, поскольку катодный вывод чуть длиннее и чуть больше выступает из корпуса. Подключение светодиодов необходимо осуществлять, строго соблюдая полярность.

Если речь идет о мощных светодиодах, то в процессе монтажа довольно часто применяют пайку. Для этого используют маломощный паяльник, чтобы ни в коем случае не перегреть кристалл. Время пайки не должно превышать 4-5 секунд. Лучше, если это будет 1-2 секунды. Для этого паяльник разогревают заранее. Выводы сильно не сгибают. Схему собирают на площадке из материала, который хорошо отводит тепло.

Диоды параллельно или последовательно

спросил
9 лет, 10 месяцев назад

Изменено
2 года, 10 месяцев назад

Просмотрено
136 тысяч раз

\$\начало группы\$

Мне интересно, каковы последствия включения диодов параллельно или последовательно. (например, возможности по току, возможности по напряжению и т. д.) Допустим, у меня есть техническое описание диода. Какие характеристики изменятся? По моим оценкам, параллельное подключение увеличит текущие возможности, но может отрицательно сказаться на обратной утечке. Я понятия не имею, прав ли я или как это проверить, поэтому любая информация о диодах, подключенных параллельно или последовательно, была бы отличной.

диоды

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Последовательное соединение диодов ( AK-AK --|<--|<-- ) увеличит прямое напряжение результирующего диода.

Последовательное соединение диодов ( AK-KA --|<-->|-- ) вызовет разомкнутую цепь до тех пор, пока к общей результирующей не будет приложено пиковое обратное напряжение (наименьший диод).

Параллельное соединение диодов ( AK/AK --|<-- + --|<-- ) увеличит пропускную способность диода по току. См. документ «Текущий общий доступ» ниже.

Параллельное подключение диодов ( AK/KA --|<-- + -->|-- ) не даст результирующей диодной проводимости с обеих сторон.

Параллельное подключение диодов:

Диоды часто подключаются параллельно в импульсных источниках питания для разделения тока. Вот документ «Распределение тока в параллельных диодах».

Тепловой разгон действительно зависит от корпуса диодов и радиатора (рассеивания), на котором они установлены. Диод, который сейчас у меня в руках, имеет максимальную Tj 150 C (Vishay STPS30L60CW-N3). При достаточном рассеянии в конструкции конструкция может обеспечивать более высокий ток в «параллельных диодах».

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Последовательное подключение диодов добавит диодные капли вместе. В этой конфигурации обратная утечка (и емкость) должна уменьшиться.

При параллельном соединении падение останется прежним (добавятся обратная утечка и емкость), но допустимый ток может быть ненамного выше из-за возможности теплового разгона (поскольку при нагревании диода его Vf падает, тогда потребляет больше тока по сравнению с остальными, нагревается еще больше и так далее). Вы можете избежать этого, поместив диоды в тепловой контакт друг с другом и / или используя небольшой резистор последовательно с каждым.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

То, что вы говорите, частично верно, но последовательное соединение двух диодов на 600 В не приводит к эффективной работе на 1200 В, если только вы не установите резисторы для балансировки тока на каждом диоде.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

https://www. daenotes.com/electronics/basic-electronics/diode-in-parallel

При параллельном соединении диод с наименьшим падением напряжения при прямом смещении будет пытаться проводить больший ток, вызывая Тепловой разгон .

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Последовательно подключенные диоды с одинаковой полярностью ведут себя так же, как одиночный диод. Падение напряжения и токовые характеристики каждого диода остаются прежними. Общее падение напряжения на последовательно соединенных диодах будет равно сумме падений напряжения на всех диодах. Токопропускная способность диодов не меняется.

Диоды, включенные параллельно с одинаковой полярностью, ведут себя так же, как одиночный диод. Однако из-за того, что ток в каждом диоде меньше из-за правила делителя тока, через каждый диод будет протекать меньший ток, и, следовательно, падение напряжения на нем будет ниже, поскольку это характеристика диодов. Поэтому, если предположить, что все диоды очень похожи по Vf, , общее падение напряжения параллельной комбинации диодов будет ниже , чем для одного диода. Хотя токовая способность каждого отдельного диода не меняется, параллельная комбинация диодов может выдерживать больший ток в целом , опять же из-за правила делителя тока.

Отличная иллюстрация здесь: http://youtu.be/Zh5fs6xkWbk

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$
Диоды

последовательно помогают снизить падение напряжения, но рекомендуется добавить резисторы к каждому диоду, чтобы получить номинальное падение напряжения, в противном случае падения напряжения будут разными, поскольку через каждый диод будет протекать одинаковый ток, тогда как параллельное подключение диодов помогает получить требуемый ток номинал и резисторы последовательно к каждому диоду рекомендуется

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

parallel — Параллельное подключение диодов — плохая идея?

\$\начало группы\$

Я пытаюсь отремонтировать блок питания мощностью 800 Вт (см. мой предыдущий вопрос по этому поводу). Одна вещь, которая меня поражает, это то, что в конструкции есть два пакета диодов Шоттки (в TO-220) параллельно. Мне всегда говорили, что это плохая идея, но поскольку они термически связаны с одним и тем же радиатором, не представляет ли это проблему в данном случае? Я также заметил то же самое для входного мостового выпрямителя, два используются параллельно.

диоды
параллельные

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Проблема с параллельным подключением диодов заключается в том, что по мере их нагрева их сопротивление уменьшается. В результате этот диод потребляет больше тока, чем другой диод, что приводит к его еще большему нагреву. Как вы, вероятно, видите, этот цикл приведет к тепловому разгону, в результате чего диод в конечном итоге сгорит, если вы дадите ему достаточный ток.

Тот факт, что вы соедините их с одним и тем же радиатором, несколько уменьшит этот эффект, но я бы все равно не рекомендовал этого делать. Слишком много неизвестных повлияет на это, чтобы никогда не доверять этому, особенно в коммерческом продукте.

Теперь в случае с блоком питания, который вы рассматриваете, вполне может быть, что они потратили время на то, чтобы максимально точно подобрать диоды и позволить радиатору поддерживать их примерно одинаковую температуру.

Также может случиться так, что они используют диоды намного ниже своей мощности, а второй подключают параллельно, так что они не всегда работают на максимальной мощности, но я считаю это маловероятным.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если вы установите низкоомный резистор, например, 1 Ом или 1/2 Ом, что-то вроде этого, последовательно с каждым диодом, а затем подключите эти сборки параллельно, резисторы помогут сохранить нагрузку даже между двумя диодами. Если один диод начинает потреблять больше тока нагрузки (как это было бы при тепловом разгоне), падение IR на резисторе снижает напряжение на этом диоде, что приводит к обратному снижению тока. 9Они несут потери 2 * R, и это обычно означает многоваттные рейтинги. К счастью, подобные вещи обычно встречаются только в источниках питания, где индуктивность, связанная с резисторами с проволочной обмоткой, не так уж плоха. Обычно не проблема найти 0,1 Ом, 0,25 Ом и т. д. при 5 Вт и выше.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Это не идеально, но на практике обычно это сойдет с рук, особенно если они термически связаны. Если это не так, потенциальная проблема заключается в том, что температурный коэффициент кремния -ve может увеличить ток на одну «свинью», однако на практике они будут иметь тенденцию к нагреву с одинаковой скоростью, а сопротивление наклона никогда не будет равно нулю, поэтому вы по-прежнему будете получать текущий обмен, даже если один из них горячее.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Диоды из карбида кремния (SiC) можно без проблем подключить параллельно.

Когда один диод нагревается, его сопротивление увеличивается, поэтому другие диоды потребляют больший ток. Выравнивание тока обеспечивается полупроводниковым материалом SIC. Вам не нужно беспокоиться о тепловом разгоне. Однако они все еще дороги.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Пара комментариев:

1) Если у вас есть двойная упаковка, потому что она была на складе или использовалась в другом месте в вашей спецификации и т. д., тогда определенно продолжайте и параллельно. Нечего терять.

2) Некоторые менее распространенные типы диодов, такие как карбид-кремниевые диоды, увеличивают напряжение с температурой и поэтому могут быть достаточно хорошо подключены параллельно.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

В мире импульсных источников питания я видел параллельные диоды и мосты, как вы описали. Есть надежда, что с согласованным радиатором и небольшой разницей между частями устройства будут распределять нагрузку без какой-либо внешней балансировки. Гарантий, конечно, нет, поэтому каждое из устройств должно быть рассчитано на полный ток нагрузки, иначе могут быть «проблемы» (мягко говоря)…

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Одна вещь, которую я не вижу, обсуждается, это отношение пикового к среднему току. Параллельные выпрямители имеют конденсатор на стороне постоянного тока, который заряжается примерно до пикового напряжения. Поэтому выпрямители работают только тогда, когда пиковое переменное напряжение превышает напряжение конденсатора плюс падение на 1 диод. Если средняя нагрузка на стороне постоянного тока составляет, скажем, 1 ампер, то выпрямители будут проводить пиковые токи в несколько раз больше.

Таким образом, выпрямители имеют высокие пиковые токи, и из-за этого низкое внутреннее сопротивление диодных переходов выглядит как выравнивание тока между параллельно включенными выпрямителями, точно так же, как чье-то предложение добавить внешние резисторы для балансировки тока. Я видел, как это происходит со светодиодами.

Так что мне кажется, что помимо (или вместо) согласования диодов по прямому напряжению, они должны быть согласованы по прямому напряжению при их пиковом токе.

Вот .PDF от ST с подробностями. После того, как я просмотрел его, я понял, что если разность прямых напряжений меньше 40 мВ, то можно использовать параллельные диоды.

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.st.com/resource/en/application_note/dm00098381.pdf

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я тоже думал, что параллельное подключение диодов - плохая идея, но, думая об этом, я не уверен. Если ток в диоде 1 больше, чем в диоде 2, прямое падение напряжения (Vf) первого увеличится, а это означает, что больший ток пойдет по «более короткому» маршруту диода 2. Это похоже на схему саморегулирования. который держит себя в равновесии.
Условием является то, что характеристики Vf-If должны быть сопоставимы, что должно иметь место для диодов из одной партии.

изменить
Для того, чтобы характеристики Vf-If были одинаковыми, оба устройства должны иметь одинаковую температуру, поэтому они должны иметь тепловую связь, лучше всего в одном корпусе.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Попросту говоря, два несогласованных диода не распределяют ток поровну. Нет отказа или разгона, если он не приводится в действие источником напряжения с неограниченным током. Популярный среди ученых сценарий, не имеющий практического применения. В действительности источник питания может иметь нагрузку 5 ампер, и при действительном несовпадении через один будет протекать почти 5 ампер, а через другой - почти ничего.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Для улучшения согласования можно использовать последовательные резисторы. Серия R будет рассчитана как R=0,6/Imax. Другой метод, который я с успехом использовал, заключается в том, чтобы найти модуль мостового выпрямителя с соответствующими номиналами и закоротить вместе клеммы переменного тока («катод») вместе с клеммой «+» («анод»). В последнем случае вам не нужно использовать выравнивающие резисторы для большинства приложений, поскольку оба мостовых диода находятся на одном кристалле и имеют одинаковую тепловую среду. Для требовательных приложений вы все равно можете добавить выравнивающие резисторы к решению мостового выпрямителя, вставив их последовательно с каждой ветвью переменного тока. Наконец, резисторы с меньшим омическим сопротивлением справятся с работой с модулем мостового выпрямителя, поскольку диоды изначально очень похожи. Следовательно, решение с мостовым выпрямителем является более энергоэффективным, чем решение с двумя дискретными диодами при частоте сети 60 Гц.

Хрустящие17

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Все, кажется, пренебрегают небольшим, но все же значительным внутренним сопротивлением параллельных [или сдвоенных] диодов Шоттки выводов . Если один диод начинает потреблять больше тока, чем его параллельный партнер [и], то повышенное сопротивление выводов его корпуса [имеющих положительный температурный коэффициент (в отличие от переходов) nb] автоматически уменьшит напряжение, воздействующее на переход [и] . Это постоянное колебательное [совместное] действие между двумя или более диодами усредняет ток с течением времени при условии, что величина потребляемого тока, конечно, не является чрезмерной.