Низковольтные выпрямители

Материалы о физике / Источники электропитания / Низковольтные выпрямители

Одним из основных требований к низковольтным выпрямителям является снижение статических потерь мощности в диодах и, тем самым, повышение их КПД. Для повышения КПД низковольтных выпрямителей и уменьшения площади поверхности теплоотвода [8], необходимой для охлаждения диодов, следует отдавать предпочтение схеме, в которой обеспечивается наименьшее падение напряжения на диоде, и необходимо выбирать диоды с минимальным падением напряжения в прямом направлении. Кроме того, коэффициент нагрузки диодов по току должен иметь оптимальное значение, т.к. при заданном токе, протекающем через диод, площадь его p-n перехода, должна быть вполне определённой.

Однако площадь перехода реальных выпрямительных диодов в 10-20 раз меньше оптимального значения. Поэтому для увеличения площади перехода, приходящейся на ток 1 А, в низковольтных выпрямителях целесообразно выбирать коэффициент нагрузки диодов по среднему значению тока не более 0,2-0,4 А, а при необходимости увеличения выходного тока выпрямителя использовать параллельное соединение нескольких маломощных диодов вместо одного мощного. При этом уменьшаются среднее и амплитудное значения тока, протекающего через диод, что приводит к уменьшению суммарных потерь мощности в диодах и, следовательно, к уменьшению объёма и массы комплекта диодов с теплоотводящими радиаторами, и повышению КПД выпрямителя.

Основной проблемой, которая возникает при параллельном соединении диодов, является выравнивание среднего значения токов, протекающих через диоды, или рассеиваемой ими мощности. Общепринятым способом выравнивания токов параллельно соединённых диодов, является включение последовательно с ними добавочных резисторов. Однако для мощных низковольтных выпрямителей такой способ неприемлем, т.к приводит к существенному снижению КПД выпрямителя, увеличению его объёма и массы.

Для этой цели может быть использована схема включения диодов выпрямителя последовательно с отдельными обмотками многообмоточного сглаживающего дросселя (рис.1.17, а). На рис.1.17, б выравнивание токов параллельно включённых диодов осуществляется более рационально за счёт активного сопротивления рассеяния вторичных обмоток многообмоточного трансформатора.

Рис.1.17. Схемы параллельного соединения диодов одной фазы выпрямления с последовательно включёнными обмотками: а-многообмоточного дросселя фильтра; б- многообмоточного трансформатора

Критерием при выборе Пд является максимально допустимая мощность рассеяния диода, при которой диод данного типа может использоваться без теплоотводящего радиатора при заданной температуре окружающей среды и заданных условиях эксплуатации [5].