¿Los diodos conectados en serie comparten el mismo voltaje inverso?

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Si coloco tres diodos clasificados baratos de 200 V en un suministro de 500 V en lugar de un diodo caro, ¿se garantiza que el sistema funcione correctamente?

Mi preocupación es la situación en la que dos de los diodos comparten 150 V y los 350 V restantes aparecen en el otro diodo, sacando el humo del acebo. ¿Pasaría algo así?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

hkBattousai
fuente
No creo que funcione, porque el diodo superior verá los "500V" completos a tierra a través de él, hasta que comience a conducir (¡muy malo!) Y luego el siguiente fallará, como una cadena de explosiones de humo hilarantemente "santas" .
KyranF
Sin embargo, he visto esto hecho con diodos Zener, y eso funciona con voltaje de ruptura inversa, ¡¿entonces tal vez funcione ?!
KyranF
@ChrisStratton: el título original era correcto.
Pete Becker
@PeteBecker: buen punto, revirtió la edición del título, ya que parece haber sido hecha por un tercero despistado.
Chris Stratton

Respuestas:

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No, el voltaje no se distribuye por igual.

La corriente de fuga inversa para diodos no es un parámetro cuidadosamente controlado y puede variar sustancialmente de una unidad a otra, incluso del mismo lote de fabricación. Cuando se colocan en serie, los diodos con la corriente de fuga más baja tendrán el voltaje más alto a través de ellos, lo que hará que fallen, lo que a su vez aplicará un voltaje excesivo a los diodos restantes, causando que también fallen.

La solución habitual es poner una resistencia de alto valor en paralelo con cada diodo. Seleccione el valor de la resistencia para que la corriente a través de la resistencia (cuando los diodos tengan polarización inversa) sea aproximadamente 10 veces la corriente de fuga en el peor de los casos de cualquier diodo. Esto significa que el voltaje inverso que aparece en los diodos no variará en más de aproximadamente un 10%.

Tenga en cuenta que esto todavía significa que necesita cierto margen en las clasificaciones de los diodos. Por ejemplo, para 600 V de voltaje inverso máximo, debe usar cuatro diodos de 200 V, no tres.

Hay otro fenómeno que también entra en juego. No todos los diodos se "apagarán" a la misma velocidad al pasar de polarización directa a polarización inversa. Nuevamente, los "mejores" diodos (más rápidos) fallarán primero. La solución para esto es también colocar un condensador, de aproximadamente 10 a 100 nF, en paralelo con cada diodo. Esto limita la duración (dV / dt) del voltaje inverso, permitiendo que todos los diodos se conmuten antes de que suba demasiado.

Dave Tweed
fuente
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por lo que necesitará 4 diodos, cada uno con 2 componentes que lo acompañan (también una clasificación de V alta), entonces, ¿es realmente más económico al final usar un solo diodo clasificado de 400V-600V?
KyranF
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@ KyranF: Sí. Por lo general, solo usa estas técnicas cuando necesita tener voltajes que excedan las capacidades de cualquier diodo disponible.
Dave Tweed
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También puede usar diodos con clasificación de avalancha. Por supuesto, son más caros. En este caso, probablemente no valga la pena, pero he visto que tales soluciones se usan en aplicaciones de múltiples kV (como los generadores Cockcroft-Walton) donde, por ejemplo, veinte diodos con capacidad de avalancha de 1.6kV son más baratos que un solo diodo de 30kV.
ntoskrnl
Siempre me pregunté desde que me enseñaron esta solución en mi clase que si ponía resistencias en paralelo a través del diodo, ¿no mataría el propósito de tener un diodo polarizado inversamente? Como si ya no fuera un circuito abierto, como podría haber deseado, ¿alguien puede sugerirme alguna aplicación en la que estas resistencias paralelas (que transportan (algo) corriente) no sean un problema?
Profundo
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Además de la solución mencionada por @DaveTweed, podría considerar usar diodos Zener en paralelo a cada diodo de esta manera:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Este esquema funciona de la siguiente manera: si uno de los diodos aumenta debido a su menor corriente de fuga, es Zener comenzará a romperse y dará más corriente a los otros diodos, lo que hará que tomen más voltaje del diodo más débil (= con el corriente de fuga más baja). Alternativamente, puede considerar esto como que los diodos Zener no permitirán que el voltaje aumente más que el voltaje de ruptura del diodo Zener (que debería ser menor que el voltaje de ruptura de sus diodos). Pero Zeners no funciona como un interruptor, así que me gusta la primera explicación :)

Nunca intenté esto en realidad, pero está funcionando bien en LTSpice y no veo ninguna razón para que esto falle.

Esta solución será ligeramente mejor que las resistencias paralelas porque los diodos Zeners darán mucha menos corriente de fuga. Pero es más caro.

Solo un problema con esta solución: es probable que no pueda encontrar diodos Zener para voltajes superiores a 200 voltios; probablemente necesite usar varios diodos Zener en serie para cada diodo, lo que puede terminar en una solución voluminosa.

Roman Matveev
fuente
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Es "Zener" después de Clarence Melvin Zener quien descubrió el efecto.
Transistor
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Te perdiste un par! Fijo.
Transistor