并联二极管是个坏主意吗?


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我正在尝试维修800W电源(请参阅与此有关的先前问题。)让我感到惊讶的是,该设计具有两个并联的肖特基二极管封装(在TO-220中)。经常有人告诉我这是一个坏主意,但是由于它们热耦合到同一散热器,因此在这种情况下会带来问题吗?我还注意到输入桥式整流器是相同的,两个并联使用。


不是答案,而是仔细检查。可能二极管实际上只是与公共阴极相连的半桥。

我认为每个封装都包含两个二极管。
Thomas O

Answers:


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并联二极管的问题在于,随着二极管的发热,其电阻会降低。结果,该二极管最终消耗的电流要大于另一个二极管,导致其发热甚至更多。正如您可能看到的那样,如果提供足够的电流,此循环将导致热量散失,最终导致二极管烧毁。

现在,将它们耦合到同一个散热器的事实会减少这种影响,但我仍然不建议这样做。有太多的未知因素会影响到它,使其永远不要相信它,尤其是在商业产品中。

现在,对于这种电源,您很可能是他们花了一些时间使二极管尽可能接近地匹配,并允许散热器将它们保持在大约相同的温度。

也可能是因为它们使二极管工作在远低于其容量的状态,并且使第二个二极管并联运行,因此它们并不总是在接近最大容量的情况下运行,但我发现这种可能性不大。


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我有一位经常这样做的教授,从字面上看,他将采用1000个二极管,并测量它们的VI曲线。然后他会拉紧他们进行非常精确的比赛。他将它们分类到匹配的垃圾箱中。然后,他让它们一起散热。
Kortuk

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@Kor:二极管通常不会关闭吗?没错,如果有足够的功能,它可能会“打开”,但我认为届时它将带走其他东西。
尼克T

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好点,我忘记了。您可以将它们打开失败,但是有时候我们都说些愚蠢的话,我比大多数人都做得更多。
Kortuk

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在大多数双TO-220封装中,不仅二极管热耦合在一起,而且二极管通常都在同一管芯上(例如,在同一制造过程中由同一块硅制成)。这意味着它们通常具有非常紧密匹配的特征,这就是它起作用的原因。
康纳·沃尔夫

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他说这是2个独立的封装,我说“两个肖特基二极管封装”。
Kellenjb 2010年

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如果在每个二极管上串联一个低电阻值的电阻(例如1 ohm或1/2 ohm),然后将这些组件并联,则电阻可以使两个二极管之间保持负载。如果一个二极管开始吸收更多的负载电流(就像热失控那样),则电阻上的IR压降会降低该二极管的电压,从而趋向于将电流推低。

电阻的额定值应为所引起的I ^ 2 * R损失,这通常意味着额定功率为多瓦。幸运的是,这种情况通常只会在电源中遇到,在这种情况下,与线绕电阻器相关的电感并不是一件坏事。通常,以5W以上的功率找到0.1 ohm,0.25 ohm等不是问题。


你的回答很好。需要确保电阻器足以稳定系统,但是在大电流下它的电阻很小,因此很容易做到。
Kortuk

假设我想确定40A的电流消耗,所以我要并联4个10A的二极管。请问我真的只是计算每个二极管作为一个2W的电阻值:2W/(40A/4 diodes) = 0.2 Ohms
加布里埃尔·斯台普斯

另外:快速跟进:我看到许多采用TO-220封装的大型二极管-有些额定电流为100A或更高。他们真的可以在其中一种封装中处理100A的电流,还是需要散热器?我怎么知道什么时候需要散热器?例如:这是一个40A的二极管,但我不知道是否必须使用散热器,并且数据表中没有提及它:st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/group3/ …
加布里埃尔·斯台普斯

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它不是理想的,但是在实践中,通常可以避免使用它,特别是如果它们是热耦合的。如果不是,那么潜在的问题是硅的-ve温度系数会使电流增加“一头”,但是在实践中,它们倾向于以相同的速率加热,并且斜率电阻永远不会为零,因此即使比较热,您仍将获得当前共享。


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碳化硅(SiC)二极管可以并联使用。

当一个二极管加热时,其电阻会增加,因此其他二极管会吸收更多电流。SIC半导体材料可确保电流均衡。您不必担心热失控。但是它们仍然很昂贵。


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几个评论:

1)如果您拥有的是双重包装,因为它有现货或在BOM表中的其他位置使用过,则一定可以并行进行。没有什么可放松的。

2)一些不太常见的二极管类型(例如碳化硅)会随温度升高电压,因此可以合理地并联。


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在开关电源领域,我看到了如您所描述的并联二极管和电桥。希望的是,通过匹配的散热片和较小的零件间差异,这些器件将在没有任何外部平衡的情况下共享负载。当然,没有任何保证,因此必须对每个设备进行额定处理,以处理满载电流,否则可能会出现“问题”(轻描淡写)。


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我没有讨论的一件事是平均电流的峰值。并联整流器在直流侧具有一个电容器,该电容器被充电到接近峰值电压的水平。因此,仅当峰值交流电压超过电容器的电压加上1个二极管压降时,整流器才会导通。如果直流侧的平均负载为1安培,则整流器将传导峰值电流的几倍。

因此,整流器会看到较高的峰值电流,这会使二极管结的低内部电阻看起来等于并联的整流器之间的电流,就像其他人建议增加外部电阻器来平衡电流一样。我已经看到LED发生这种情况。

因此在我看来,除了(或代替)用于正向电压的匹配二极管之外,还应该在峰值电流下将它们与正向电压匹配。

这是ST的.PDF文件,内容十分精巧。仔细阅读后,我认为如果正向电压差小于40 mV,则对于并联二极管是可以的。

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


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简单明了,两个不匹配的二极管不能平均分配电流。除非有无限电流的电压源驱动,否则不会发生故障或失控。在没有实用应用程序的情况下受到学者欢迎的方案。实际上,电源可能具有5 A的负载,如果确实不匹配,则几乎5 A的电流将流经其中一个,而几乎不流经另一个。


如果要并联两个二极管,则它们必须热耦合,或者它们的工作温度不能接近极限。如果不是,您可以轻松销毁它们。电流共享在很大程度上取决于其iv特性,因此全部取决于特定的二极管。
SzymonBęczkowski13年

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您可以使用串联电阻来改善匹配度。R系列将通过R = 0.6 / Imax来计算。我成功使用的另一种方法是找到一个额定值合适的桥式整流器模块,然后将交流端子(“阴极”)与+端子(“阳极”)一起短路。在后一种情况下,大多数情况下无需使用均衡电阻,因为两个桥式二极管都在同一芯片上,并且共享相同的热环境。对于要求苛刻的应用,您仍然可以通过将其与每个AC支路串联插入来在桥式整流器解决方案中添加均衡电阻。最后,较小的欧姆值串联电阻将通过桥式整流器模块解决方案来完成工作,因为二极管一开始就非常相似。因此,

脆皮17


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似乎每个人都忽略了并联的(或双管的)肖特基二极管引线的很小但仍然很大的固有电阻。如果一个二极管开始比其并联伙伴“吸收”更多电流,则其封装引线的电阻增加[具有正温度系数(与结不同),nb]将自动减小驱动结的电压。如果电流需求量不算过多,则两个或多个二极管之间的这种持续锯切[共享]动作将使电流随时间平均。


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为了避免热失控效应,其压降应与结上的压降相同数量级。对于大电流和异常长的引线,可能会出现这种情况,但在典型设计中却并非如此。
德米特里·格里戈里耶夫

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我还认为并联二极管是一个坏主意,但不确定是否会考虑。如果二极管1中的电流大于二极管2中的电流,则前者的正向压降(Vf)将增加,这意味着更多的电流将采用二极管2的“更短”路径。这就像是自动调节电路使自己保持平衡。
条件是Vf-If特性应具有可比性,同一批次的二极管也应如此。

编辑
为了使Vf-If特性相同,两个器件应具有相同的温度,因此应热耦合,最好在同一封装中。


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不幸的是,它不能那样工作。如果一个二极管加热,则正向电压下降,从而使其传导更多的电流,从而加热更多,从而导致正向电压下降...最终导致二极管故障。
Thomas O 2010年

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@Thomas:这就是为什么我提到热耦合。如果温度相同,则承载较高电流的二极管将具有较高的电压降。
stevenvh 2010年

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抱歉,此答案似乎很不完整,没有至少提及二极管的瞬态热行为。
Bernd Jendrissek

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如果二极管并联,则它们具有相同的电压降。
SzymonBęczkowski13年
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