Ідеально підходять для силових схем так звані діоди Шоттки Відмінність діодів Шоттки від інших діодів полягає в тому, що вони виробляються за оригінальною технологією, і в їх структурі практично відсутні неосновні носії заряду, які якраз і впливають на величину часу зворотного відновлення На сьогоднішній день в номенклатурі фірм можна зустріти діоди Шоттки, що допускають прямий струм через себе близько 240 А, наприклад, 249NQ150 виробництва фірми «International Rectifier» Інша перевага діодів Шоттки – більш низьке падіння напруги у відкритому стані, що робить їх незамінними в низьковольтних схемах

На жаль, діоди Шоттки мають істотний недолік: максимальне зворотна напруга у самих кращих представників цього класу силових приладів не перевищує величину 150 В Більш того, в переважній більшості випадків ви навряд чи зустрінете діоди Шоттки вбудованими в корпуси потужних силових модулів Що робити в такому випадку На щастя, розроблена технологія виробництва спеціальних ультрашвидких діодів, званих гексагональними епітаксільнимі діодами з надшвидким часом зворотного відновлення Наприклад, діоди серії Hexfred, вироблені фірмою «International Rectifier», мають велічінудопустімого напруги в закритому стані до 1200 В, а за своїми властивостями зворотного відновлення можуть легко суперничати з діодами Шотткі

Познайомимося з характеристиками ультрашвидких діодів детальніше На рис 2725 показана типова крива зворотного відновлення ультрашвидкі діода У момент відкривання ключового транзистора VT починається спадання струму діода, потім струм досягає нульового значення, змінює знак і далі досягає значення irrm, Званого в технічній документації піковим струмом зворотного відновлення (peak reverse recovery current) Процес наростання струму зворотного відновлення займає час /fl, Зване часом зростання зворотного струму відновлення Після цього струм спадає до

Звичайно, в технічній документації зазвичай наводяться дані по сумарному часу зворотного відновлення, піковому току зворотного відновлення, і за цими даними теоретично можна розрахувати теплові втрати, що виникають в процесі зворотного відновлення діода Однак на практиці користуватися цими даними для розрахунку теплових втрат незручно, так як величина пікового струму зворотного відновлення і час відновлення залежать від величини прикладеної зворотної напруги Виробники діодів рекомендують для визначення теплових втрат зворотного відновлення користуватися величиною заряду зворотного відновлення (reverse recovery charge), що позначається символом Qrr Величину заряду зворотного відновлення можна отримати безпосередньо з технічної документації на конкретний діод або розрахувати за наближеною формулою

нульового значення за час tb9 зване часом спаду зворотного струму відновлення Повний час trr зворотного відновлення діода (reverse recovery time) визначається за формулою

Теплові втрати зворотного діода в полумостовой силових схемах складаються із статичних втрат провідності і втрат зворотного відновлення Статичні втрати обчислити нескладно: вони визначатимуться величиною прямого падіння напруги Uf на відкритому діоді, середнім струмом провідності і тривалістю перебігу струму у відкритому стані, отнорміровани до періоду комутації

З втратами зворотного відновлення складніше Оскільки до діода прикладається велике зворотна напруга в той час, коли через нього тече прямий струм, діоду потрібно розсіювати велику потужність Функція зміни струму в часі носить складний характер (рис 2725), тому нам доведеться обчислювати миттєву потужність на дуже коротких проміжках часу, а потім отримані результати підсумувати

Отже, енергія теплових втрат визначається сумою добутків струму через діод на напруга, прикладена до нього, протягом часу протікання струму Оскільки до діода прикладається напруга величиною Um, Енергія перемикання E ^ визначатиметься за формулою

Якщо ми уважніше придивимося до формули (279), то виявимо, що інтеграл тут є заряд зворотного відновлення діода, який може бути обчислений за формулою (278) або взятий з довідкових даних З урахуванням наведених виразів, можна обчислити потужність втрат зворотного відновлення:

i

де / – частота комутації

Повні теплові втрати, як зазвичай, визначаються сумою статичних і динамічних втрат за формулою

У табл 272 наведені основні параметри деяких ультрашвидких діодів

Таблиця 272, Параметри деяких ультрашвидких діодів фірми «International Rectifier»

Світові виробники силової елементної бази випускають настільки велику номенклатуру ультрашвидких діодів, що розглядати їх в рамках даної книги просто не має сенсу, а читачі без зусиль знайдуть для своїх розробок підходящі діоди без додаткових авторських «наведень» Розповімо лише про перспективи вітчизняного виробництва цих важливих для силової електроніки компонентів Наприклад, ВАТ «ВЗПП-Збірка» [18] випускає значну кількість ультрашвидких діодів, аналоги яких виробляються «International Rectifier» Діапазон струмів цих діодів обмежується значеннями 20 .. 25 А, тому в разі необхідності використання більш потужних діодів має сенс звернути увагу на продукцію ВАТ «Електровипрямітель» [21] Ця вже знайома нам фірма постачає на ринок діодні бистровосстанавлівающіеся модулі типу SFRD в полумостовой включенні (анод першого дио

да підключений до катода другого) і в одиночному включенні Полумостовой діодні збірки маркуються як М2ДЧ, а поодинокі – як МДЧ Час зворотного відновлення діодів і діодних зборок не перевищує 0,2 .. 0,3 мкс при номінальних робочих струмах до 300 А

Коротко згадаємо такі всім відомі елементи, як стандартні діодні мости Виявляється, при розробці силових схем статичних перетворювачів ці елементи відіграють надзвичайно важливу роль: діодний міст – Це одне з найважливіших ланок силової перетворювальної схеми, і при виході його з ладу непрацездатним стає весь перетворювач Крім того, до теперішнього часу розробнику доводилося закладати в свої розробки випрямні діоди в одиночному виконанні, поєднуючи їх, наприклад, за трифазною схемою випрямлення Ларіонова Зрозуміло, що при такому підході розробник сильно програє в габаритах цього вузла

Спеціально для застосування в силовий перетворювальної техніки розроблені компактні діодні мости, що включають в себе чотири діода (однофазна схема) і шість діодів (трифазна схема) На рис 2726 показаний зовнішній вигляд трифазного діодного моста типу 160MT120KB, що випускається фірмою «International Rectifier» Діодний міст витримує значення тривалого номінального струму до 160 А, а також значення пікового пускового струму до 1500 А Діоди моста розраховані на значення зворотної напруги до 1200 В

Інтерес для розробника силової перетворювальної техніки можуть також представляти діодні мости, вироблені ЗАТ «Електрум АВ» [22] Номенклатура їх досить широка: випускаються

мости як для монтажу на друковану плату (в тому числі і в трифазному варіанті), так і для обємного монтажу Наприклад, мости типорозміру M6 (рис 2727) виробляються на номінальні струми 63 А, 100 А, 160 А, 200 А, 250 А з робочою напругою до 1200 В (виконання 12) і до 1600 В (виконання 16) Діоди витримують пятикратну струмовий перевантаження

Джерело: Семенов Б Ю Силова електроніка: професійні рішення – М: СОЛОН-ПРЕСС, 2011 – 416 c: Ил