在這篇文章中,我們將系統(tǒng)地討論如何并聯(lián)二極管,以升級(jí)組件的整體電流規(guī)格。這需要特殊的電路布置,以確保設(shè)備之間的均勻電流分布。
每當(dāng)直流電路中涉及基于電感的負(fù)載時(shí),為了保護(hù)BJT或負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)它的MOSFET,必須集成反電動(dòng)勢(shì)保護(hù)二極管或續(xù)流二極管。
如何計(jì)算并聯(lián)二極管
然而,并聯(lián)計(jì)算和連接二極管從來都不是一件容易的事。
我們都知道,就像電容器一樣,電感器具有在自身上存儲(chǔ)和恢復(fù)電能的特性。
當(dāng)電感器在其引線上受到電位差時(shí),就會(huì)發(fā)生電能的存儲(chǔ),而當(dāng)該電位差被消除時(shí),就會(huì)發(fā)生回拋或放電存儲(chǔ)的電能。
上面解釋的在電感器或線圈上存儲(chǔ)的能量的“反沖”被稱為“反電動(dòng)勢(shì)”,并且由于“反電動(dòng)勢(shì)”的極性總是與施加的電位差相反,因此對(duì)用于控制或驅(qū)動(dòng)電感器的器件構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
用于反電動(dòng)勢(shì)保護(hù)的大電流二極管
威脅在于電感器產(chǎn)生的反向電壓試圖通過相關(guān)的功率器件,例如具有反極性的BJT,從而對(duì)器件造成即時(shí)損壞。
解決這個(gè)問題的一個(gè)簡單想法是直接在線圈或電感器上添加一個(gè)整流二極管,其中陰極與線圈的正極連接,而陽極朝向負(fù)極。
這種跨越直流線圈的二極管排列也稱為續(xù)流二極管或反激二極管。
現(xiàn)在,每當(dāng)線圈兩端的電位被移除時(shí),產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)就會(huì)迅速找到通過二極管的路徑并被中和,而不是強(qiáng)行通過驅(qū)動(dòng)器器件。
這種現(xiàn)象的一個(gè)典型例子可以在BJT驅(qū)動(dòng)的繼電器驅(qū)動(dòng)器階段看到,您可能在許多不同的電路中遇到過很多這樣的現(xiàn)象。通常可以看到二極管連接在這樣的繼電器驅(qū)動(dòng)器級(jí)上,這樣做是為了保護(hù)BJT免受每次BJT關(guān)閉繼電器線圈時(shí)從繼電器線圈踢出的致命反電動(dòng)勢(shì)的影響。
反激式高電流二極管原理圖

繼電器是一個(gè)相對(duì)較小的負(fù)載(高電阻線圈),通常一個(gè)額定電流為 1 安培的 1N4007 二極管對(duì)于此類應(yīng)用來說綽綽有余,但是在負(fù)載相對(duì)較大或線圈電阻非常低的情況下,產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)可能相當(dāng)于施加的電流水平,這意味著如果施加的電流在 10 安培的范圍內(nèi), 反向電動(dòng)勢(shì)也將在這個(gè)水平附近。
為了吸收反向反電動(dòng)勢(shì)的巨大震動(dòng),二極管也必須具有強(qiáng)大的放大器規(guī)格。
通常,在反電動(dòng)勢(shì)可能高于 10 或 20 安培的情況下,找到合適的單個(gè)二極管變得困難或過于昂貴。
解決這個(gè)問題的一個(gè)好方法是并聯(lián)許多較小額定值的二極管,但是由于二極管就像BJT一樣是半導(dǎo)體器件,因此并聯(lián)連接時(shí)效果不佳。
原因是,連接在并聯(lián)串中的每個(gè)二極管可能具有略有不同的開關(guān)導(dǎo)通電平,使器件單獨(dú)導(dǎo)通,并且首先打開的二極管負(fù)責(zé)承擔(dān)最大的感應(yīng)電流,這本身使特定二極管易受攻擊。
因此,為了解決上述問題,每個(gè)二極管必須添加一個(gè)串聯(lián)電阻,根據(jù)給定的參數(shù)針對(duì)續(xù)流應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)計(jì)算。
并聯(lián)二極管
正確并聯(lián)二極管的過程可以通過以下方式完成:
假設(shè)電感兩端的最大假定電動(dòng)勢(shì)電流為 20 安培,我們更喜歡使用四個(gè) 6 安培二極管作為該線圈上的續(xù)流二極管,這意味著每個(gè)二極管應(yīng)共享大約 5 安培的電流,這同樣適用于電阻器,電阻器可以與它們串聯(lián)連接。
使用歐姆定律,我們可以計(jì)算電阻,使它們一起產(chǎn)生最小的安全電阻,但單獨(dú)提供最佳的高電阻,迫使電流在所有二極管上平均共享路徑。
通常,0.5 歐姆的電阻對(duì)于保護(hù)功率器件來說是相當(dāng)安全的,因此 0.5 x 4 變成 2 歐姆,因此每個(gè)二極管的額定值可以是 2 歐姆。
瓦數(shù)必須加起來才能處理整個(gè) 20 安培,因此將 20 除以 4 得到 5,這意味著每個(gè)電阻器的額定功率必須為 5 瓦。
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