Последовательное соединение

При последовательном соединении необходимо обращать внимание на симметричность цепей по отношению к обратному напряжению и к динамическому обратному напряжению. По отношению к статическому обратному напряжению, отличия в токах утечки, возникающие при изготовлении диодов, вызовут лавинный процесс в диоде с наименьшим током утечки. При хорошей лавинной стабильности можно не подключать резисторы. Однако, если компоненты на напряжение > 1200 В подключены последовательно, на практике лучше подключить параллельно резистор. Его сопротивление рассчитывается таким образом, чтобы распределение напряжения всегда зависело от резистора.

Рис. 1.40. RC-цепь для последовательного включения быстрых диодов

Если предполагается, что ток утечки не зависит от напряжения и если пренебречь отклонением сопротивлений резисторов, простым способом расчета сопротивления для последовательного соединения n - диодов и при определенном обратном напряжении V_r будет [297]:

V_m -максимальное последовательное напряжение, DI_r - максимальный разброс тока утечки в диоде, зависящий от максимальной рабочей температуры. Согласно [297], его можно найти с большой уверенностью из

где I_rm определяется производителем. Согласно этому выражению ток, проходящий через резистор, примерно в шесть раз больше тока утечки диода. Рассматривая существующие выражения, важно рассчитать сопротивление для современных обратных диодов, чтобы через резистор проходил ток в три раза больше максимального тока утечки диода. Конечно же, необходимо учитывать потери тепла в самом резисторе.

Динамическое распределение напряжения может существенно отличаться от статического. Если pn-переход одного диода освободиться от свободных зарядов раньше, чем у любого другого диода, то этот диод примет на себя напряжение раньше. Если пренебречь отклонением емкостей конденсаторов, простым способом расчета емкости для последовательного соединения n - диодов и при определенном обратном напряжении V_r будет:

DQ_RR - максимальный разброс сохраненного заряда в диодах. Для любого случая его можно получить из:

DQ_RR = 0.3 Q_RR        (1.18)

если все используемые диоды взяты из одной партии. QRR определяется производителем. Сохраненный в конденсаторе заряд поддерживается в дополнение к сохраненному заряду, возникающему при выключении обратного диода, его также может использовать IGBT при включении. Учитывая эти основные правила, заряд должен быть в два раза больше сохраненного заряда в одном диоде.

Обратные диоды обычно не подключают последовательно из-за следующих дополнительных источников рассеивания мощности:

• n-кратное диффузное напряжение на pn- переходе,
• потери мощности в параллельном резисторе,
• возросший сохраненный заряд, который попадает на IGBT,
• большое число компонентов RC цепи.

Это выполняется, если есть обратные диоды для требуемого диапазона напряжений. Последовательное включение может быть исключительным, если потери в открытом состоянии не так важны и если имеет значение малое время переключения и малый сохраняемый заряд, что типично для диодов для малых напряжений.