¿Cómo se reducen los diodos paralelos con coeficientes de temperatura negativos?

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En mi aplicación, mi carga actual es de 1.4 amperios, y por razones de costo, disponibilidad y tiempo de recuperación, quiero usar este particular diodo de 1 amp. Como muchos diodos, este tiene un coeficiente de temperatura negativo; cuanto más se calientan, más baja es la caída de voltaje para una corriente fija. Esto significa que si se conectan dos diodos en paralelo, no se garantiza que compartan el pozo actual; un dispositivo tomará más corriente que el otro, calentándolo más, haciendo que tome aún más corriente.

¿Cómo puedo estimar cuántos diodos de 1 amperio se necesitan en paralelo para transportar 1.4 amperios?

    
pregunta Stephen Collings

1 respuesta

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Una unión de diodo puede aproximarse como una caída de voltaje en serie con una resistencia. Estos dos valores se expresan ocasionalmente explícitamente en una hoja de datos, ya que siempre se pueden extrapolar de la curva V-I para el dispositivo: seleccione dos puntos en la región lineal de la curva y haga una línea entre esos dos puntos. La intersección del eje V es la caída de voltaje y la pendiente V / I es la resistencia. Como la curva V-I cambia con la temperatura, estos valores también lo harán.

Poniendo dos de los diodos BYG23T especificados en paralelo, asumiendo que uno está a la temperatura máxima de 150C y el otro a la temperatura "fría" de 25C, obtenemos esta aproximación, con V2 / R2 como el más caliente de los dos diodos:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Obviamente, este es el peor escenario; es casi inimaginable que un diodo esté a 150C mientras que el otro esté a 25C. Pero si sobrevivimos a este escenario, también sobreviviremos a otros más realistas.

Supongamos también que hay exactamente un diodo a 150C, y un número arbitrario n de diodos a 25C. El diodo único a 150C limitará que toda la combinación paralela tome más corriente, y todos los demás diodos que se encuentren a 25C minimizarán su contribución a la clasificación de corriente general del conjunto en paralelo.

Sabemos que la corriente total a través del conjunto en paralelo es la suma de las corrientes a través de cada rama.

\ $ I_ {total} = nI_1 + I_2 \ $

También sabemos que el voltaje en cada rama es idéntico.

\ $ V_1 + I_1R_1 = V_2 + I_2R_2 \ $

\ $ V_1 \ $, \ $ V_2 \ $, \ $ R_1 \ $, \ $ R_2 \ $, y \ $ I_2 \ $ se pueden obtener de las hojas de datos. \ $ I_ {total} \ $ depende de la aplicación. Eso nos deja con dos variables (\ $ I_1 \ $ y \ $ n \ $) y dos ecuaciones. Resolviendo n y dejando de lado algunos pasos:

\ $ n = \ lceil \ frac {R_1 (I_ {total} -I_ {2})} {V_2-V_1 + I_2R_2} \ rceil \ $

Alternativamente, si sabemos \ $ n \ $ podemos resolver la corriente real que será vista por el diodo más caliente.

\ $ I_2 = \ frac {I_ {total} R_1 + n (V_1-V_2)} {R_1 + nR_2} \ $

En este caso particular, con los valores de este diodo en particular y una corriente de carga de 1.4 amperios, se necesitan tres diodos 25C en paralelo para garantizar que el diodo 150C no verá más de 1A. La corriente real a través del diodo caliente en esa situación llega a poco menos de un amplificador.

Eso nos da un total de cuatro diodos 1A paralelos para llevar una carga de 1.4 amperios. Esto es casi seguro que es una exageración. Nuestros cálculos podrían mejorarse si pudiéramos explicar el efecto de la temperatura en la curva V-I del dispositivo. Pero las ecuaciones se vuelven mucho más complejas, y tendríamos que tener alguna idea de cuánta variación en la respuesta de temperatura podríamos esperar de un dispositivo a otro. Esa no es una especificación que haya visto en ninguna hoja de datos.

De las ecuaciones que he ejecutado para este conjunto particular de diodos, un desequilibrio del 25% haría que un diodo tomara toda la corriente a la mitad de un amp; 31% a 1 amp. Como la hoja de datos no muestra la variación de un componente a otro, al conectar diodos en paralelo siempre corremos el riesgo de que el desequilibrio pueda ser suficiente para arruinar todo el esquema.

Suponiendo un desequilibrio del 10%, entiendo que dos diodos no son suficientes para transportar 1.4 amperios. Con un 20% de desequilibrio, tres no son suficientes.

    
respondido por el Stephen Collings

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