Ist die Parallelschaltung von Dioden eine schlechte Idee?

Ich versuche, ein 800-W-Netzteil zu reparieren (siehe meine vorherige Frage dazu). Eine Sache, die mir einfällt, ist, dass das Design zwei Schottky-Dioden-Pakete (im TO-220) parallel hat. Mir wurde immer gesagt, dass dies eine schlechte Idee sei, aber stellt dies in diesem Fall ein Problem dar, da sie thermisch an denselben Kühlkörper gekoppelt sind? Das gleiche ist mir auch beim Eingangsbrückengleichrichter aufgefallen, zwei werden parallel verwendet.

Das Problem beim Parallelschalten von Dioden ist, dass ihr Widerstand mit zunehmender Erwärmung abnimmt. Infolgedessen nimmt diese Diode mehr Strom auf als die andere Diode, was zu einer noch stärkeren Erwärmung führt. Wie Sie wahrscheinlich sehen können, führt dieser Zyklus zu einem thermischen Durchgehen, wodurch die Diode schließlich brennt, wenn Sie sie mit genügend Strom versorgen.

Die Tatsache, dass Sie sie an denselben Kühlkörper koppeln, wird diesen Effekt etwas verringern, aber ich würde es trotzdem nicht empfehlen. Es gibt viel zu viele Unbekannte, die dies bewirken, um es jemals zu glauben, insbesondere in einem kommerziellen Produkt.

Nun, für den Fall, dass Sie sich dieses Netzteil ansehen, kann es durchaus sein, dass sie sich die Zeit genommen haben, um die Dioden so genau wie möglich aufeinander abzustimmen und den Kühlkörper auf etwa der gleichen Temperatur zu halten.

Es kann auch sein, dass sie die Dioden weit unter ihrer Kapazität betreiben und die zweite Diode parallel schalten, damit sie nicht immer in der Nähe der maximalen Kapazität laufen, aber ich halte dies für unwahrscheinlich.

Wenn Sie einen Widerstand mit niedrigem Wert, z. B. 1 Ohm oder 1/2 Ohm, in Reihe zu jeder Diode schalten und dann diese Baugruppen parallel schalten, tragen die Widerstände dazu bei, die Last auch zwischen den beiden Dioden zu halten. Wenn eine Diode mehr Laststrom aufnimmt (wie dies beim thermischen Durchgehen der Fall wäre), senkt der IR-Abfall am Widerstand die Spannung für diese Diode und führt dazu, dass der Strom wieder nach unten gedrückt wird.

Die Widerstände müssen für jeden I ^ 2 * R-Verlust ausgelegt sein, und dies bedeutet normalerweise Mehrwattleistungen. Glücklicherweise ist so etwas normalerweise nur in Stromversorgungen anzutreffen, in denen die mit Drahtwiderständen verbundene Induktivität keine schlechte Sache ist. Es ist im Allgemeinen kein Problem, 0,1 Ohm, 0,25 Ohm usw. in 5 W aufwärts zu finden.

Es ist nicht ideal, aber in der Praxis kann man normalerweise damit durchkommen, besonders wenn sie thermisch gekoppelt sind. Wenn sie nicht das potenzielle Problem sind, besteht das Problem darin, dass der Temperaturkoeffizient von Silizium den Strom um ein Vielfaches erhöhen kann. In der Praxis erwärmen sie sich jedoch tendenziell mit derselben Geschwindigkeit, und der Steigungswiderstand ist niemals Null Sie erhalten weiterhin die aktuelle Freigabe, auch wenn eine heißer ist.

Siliziumkarbid (SiC) -Dioden können problemlos parallel geschaltet werden.

Wenn sich eine Diode erwärmt, steigt ihr Widerstand, und andere Dioden nehmen mehr Strom auf. Der Stromausgleich wird durch SIC-Halbleitermaterial gewährleistet. Sie müssen sich keine Sorgen um thermisches Durchgehen machen. Sie sind jedoch immer noch teuer.

Ein paar Kommentare:

1) Wenn Sie ein Doppelpaket haben, weil es auf Lager war oder anderweitig in Ihrer Stückliste usw. verwendet wurde, gehen Sie auf jeden Fall parallel vor. Es gibt nichts zu verlieren.

2) Einige weniger gebräuchliche Diodentypen wie Siliziumkarbid erhöhen die Spannung mit der Temperatur und können daher relativ gut parallel geschaltet werden.

Aus der Welt der Schaltleistung habe ich parallel geschaltete Dioden und Brücken gesehen, wie Sie beschrieben haben. Die Hoffnung ist, dass sich die Geräte mit abgestimmten Kühlkörpern und kleinen Abweichungen von Teil zu Teil die Last teilen, ohne dass ein externer Ausgleich erforderlich ist. Es gibt natürlich keine Garantien, daher muss jedes der Geräte für den vollen Laststrom ausgelegt sein, ansonsten kann es "Probleme" geben (um es milde auszudrücken) ...

Eine Sache, die ich nicht besprochen sehe, ist die Spitze zum durchschnittlichen Strom. Die Parallelgleichrichter haben auf der Gleichstromseite einen Kondensator, der etwas nahe an der Spitzenspannung aufgeladen wird. Daher leiten die Gleichrichter nur, wenn die Spitzenwechselspannung die Spannung des Kondensators plus 1 Diodenabfall überschreitet. Wenn die durchschnittliche Last auf der DC-Seite 1 Ampere beträgt, leiten die Gleichrichter Spitzenströme um ein Vielfaches.

Die Gleichrichter sehen also hohe Spitzenströme, und diese bewirken, dass der niedrige Innenwiderstand der Diodenübergänge den Strom zwischen den parallel geschalteten Gleichrichtern auszugleichen scheint, genau wie der Vorschlag eines anderen, externe Widerstände hinzuzufügen, um den Strom auszugleichen. Ich habe gesehen, dass dies mit LEDs passiert.

Daher scheint es mir, dass sie neben (oder anstelle von) passenden Dioden für die Durchlassspannung auch für die Durchlassspannung bei ihrem Spitzenstrom angepasst werden sollten.

Hier ist ein .PDF von ST mit dem gewissen Etwas. Nachdem ich es durchgesehen hatte, nahm ich heraus, dass es für parallele Dioden in Ordnung ist, wenn die Durchlassspannungsdifferenz weniger als 40 mV beträgt.

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

Schlicht und einfach, zwei nicht übereinstimmende Dioden teilen sich nicht den gleichen Strom. Es liegt kein Ausfall oder Durchgehen vor, es sei denn, der Antrieb erfolgt durch eine Spannungsquelle mit unbegrenztem Strom. Ein bei Akademikern beliebtes Szenario ohne praktische App. In der Realität kann ein Netzteil eine Last von 5 Ampere haben, und wenn es wirklich nicht übereinstimmt, fließen fast 5 Ampere durch eines und in dem anderen fast keine.

Sie können Reihenwiderstände verwenden, um die Anpassung zu verbessern. Die R-Reihe würde mit R = 0,6 / Imax berechnet. Eine andere Methode, die ich mit Erfolg angewendet habe, besteht darin, ein entsprechend bemessenes Brückengleichrichtermodul zu finden und die Wechselstromanschlüsse ("Kathode") zusammen mit dem + -Anschluss ("Anode") kurzzuschließen. Im letzteren Fall müssen Sie für die meisten Anwendungen keine Ausgleichswiderstände verwenden, da sich beide Brückendioden auf demselben Chip befinden und dieselbe thermische Umgebung haben. Für anspruchsvolle Anwendungen können Sie der Brückengleichrichterlösung immer noch Ausgleichswiderstände hinzufügen, indem Sie diese in Reihe mit jedem Wechselstromzweig schalten. Kleinere ohmsche Vorwiderstände erledigen die Aufgabe mit der Brückengleichrichtermodullösung, da die Dioden von Anfang an sehr ähnlich sind. Daher,

Crispy17

Jeder scheint die kleine , aber immer noch erhebliche Menge an Eigenwiderstand der parallel [oder dualled] Schottky - Dioden zu vernachlässigen führt . Wenn eine Diode mehr Strom als ihre parallel geschalteten Partner "frisst", verringert der erhöhte Widerstand der Zuleitungen ihrer Baugruppe [mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (im Gegensatz zu den Übergängen) nb] automatisch die Spannung, die gegen die Übergänge fährt. . Diese kontinuierliche Wippbewegung zwischen den zwei oder mehr Dioden wird den Strom über die Zeit mitteln, vorausgesetzt, der Strombedarf ist natürlich nicht zu hoch.

Ich war auch der Meinung, dass das Parallelschalten von Dioden eine schlechte Idee ist, aber wenn ich darüber nachdenke, bin ich mir nicht sicher. Wenn der Strom in der Diode 1 größer als der in der Diode 2 ist, steigt der Vorwärtsspannungsabfall (Vf) der ersteren an, was bedeutet, dass mehr Strom den "kürzeren" Weg der Diode 2 nimmt. Dies sieht aus wie eine selbstregelnde Schaltung was sich selbst im Gleichgewicht hält.
Voraussetzung ist, dass die Vf-If-Eigenschaften vergleichbar sind, was für Dioden aus derselben Charge der Fall sein sollte.

edit
Damit die Vf-If-Eigenschaften gleich sind, sollten beide Geräte die gleiche Temperatur haben, also thermisch gekoppelt sein, am besten im selben Paket.