Apakah fungsi berbeza diod dalam sistem DC dan AC?

一, Perbezaan dalam mekanisme fizikal: penyesuaian dua arah kekonduksian satu arah
Ciri teras diod berasal daripada kekonduksian satu arah simpang PN: ia mengalir apabila pincang ke hadapan (dengan rintangan kira-kira puluhan ohm) dan mati apabila pincang songsang (dengan rintangan megaohm). Ciri ini perlu disesuaikan secara fungsi melalui kaedah yang berbeza dalam sistem DC dan AC.

Sistem DC: kawalan satu arah statik
Dalam sistem DC, diod berada dalam keadaan pengaliran satu arah atau pemotongan yang stabil. Contohnya, dalam bas DC penyongsang fotovoltaik, diod roda bebas selari terus mengalir apabila IGBT dimatikan, menyediakan laluan roda bebas untuk arus induktor. Rintangan DCnya (penurunan voltan ke hadapan kira-kira 0.7V) menentukan kehilangan kuasa, manakala masa pemulihan terbalik (biasanya tahap nanosaat) mempunyai kesan yang agak kecil dalam senario DC.

Sistem komunikasi: pensuisan kitaran dinamik
Dalam sistem komunikasi, diod perlu menukar keadaan pengalirannya dengan cepat antara separuh kitaran positif dan negatif 50Hz/60Hz. Mengambil litar penerus jambatan sebagai contoh, empat diod mengalir secara berselang-seli untuk menukar kuasa AC kepada kuasa DC berdenyut. Pada ketika ini, rintangan AC diod (yang berbeza mengikut kekerapan) dan masa pemulihan terbalik (yang mempengaruhi-kehilangan frekuensi tinggi) menjadi parameter utama. Contohnya, diod pemulihan pantas (masa pemulihan terbalik<50ns) can reduce conduction losses by 15% in high-frequency switching power supplies.

2, Fungsi teras dalam sistem DC
1. Perlindungan kekutuban dan pengasingan terbalik
Pada hujung input bekalan kuasa DC, diod bersambung siri boleh menghalang bekalan kuasa daripada diterbalikkan. Apabila kekutuban diterbalikkan, diod tertakluk kepada voltan terbalik dan terputus, mengelakkan kerosakan litar berikutnya. Sebagai contoh, pengecas kereta menggunakan diod 1N4007 (voltan tahan undur 1000V), yang boleh menahan voltan tinggi sementara apabila bateri kereta diterbalikkan.

2. Aliran berterusan dan pelepasan tenaga
Dalam litar beban induktif, diod menyediakan laluan roda bebas untuk arus induktor. Dalam pemandu motor, diod roda bebas mengalir apabila IGBT dimatikan untuk mengelakkan daya gerak elektrik belakang induktor daripada menembusi tiub suis. Ciri pemulihan terbaliknya secara langsung mempengaruhi kecekapan sistem: diod biasa mempunyai masa pemulihan terbalik kira-kira 200ns, manakala diod Schottky (tanpa proses pemulihan terbalik) boleh meningkatkan kecekapan sebanyak 3% -5%.

3. Penstabilan voltan dan pengapit voltan
Diod Zener mencapai peraturan voltan yang tepat dalam sistem DC. Contohnya, diod Zener 5.1V yang disambung secara selari dalam bekalan kuasa 12V DC boleh menstabilkan voltan keluaran pada 5.1V ± 5%. Rintangan dinamik (biasanya beberapa ohm) menentukan ketepatan penstabilan voltan, manakala keupayaan pelesapan kuasa (seperti pembungkusan 1W, 5W) menentukan senario aplikasi.

3, Fungsi teras dalam sistem komunikasi
1. Pembetulan dan penukaran bentuk gelombang
Pembetulan ialah fungsi asas diod dalam sistem AC. Dalam litar pembetulan separuh gelombang, diod tunggal menukarkan arus ulang alik kepada arus terus berdenyut, dengan kecekapan kira-kira 40.6%; Kecekapan litar pembetulan gelombang penuh (transformer pili tengah+dua diod) telah dipertingkatkan kepada 81.2%; Litar penerus jambatan (empat diod) mencapai pembetulan gelombang penuh tanpa memerlukan paip tengah, menjadi penyelesaian arus perdana.

2. Pengesanan dan penyahmodulasi isyarat
Dalam komunikasi tanpa wayar, diod mencapai-pengesanan isyarat frekuensi tinggi. Contohnya, dalam radio AM, diod menggunakan kekonduksian satu arah untuk mengekstrak isyarat audio, dan kapasitansi simpangnya (biasanya beberapa picofarad) mempengaruhi -tindak balas frekuensi tinggi. Oleh itu, diod khusus untuk pengesanan (seperti 1N34A) perlu dipilih.

3. Penukaran frekuensi dan aplikasi pencampuran
Dalam litar frekuensi tinggi-, ciri tak linear diod membolehkan penukaran frekuensi. Dalam pengadun, struktur seimbang berganda yang terdiri daripada dua diod boleh mencampurkan isyarat input dengan isyarat pengayun tempatan untuk menjana isyarat frekuensi pertengahan. Kapasiti simpang dan rintangan siri menentukan kecekapan pencampuran, dan diod pelekap permukaan (seperti siri HSMS-286x) perlu digunakan untuk mengurangkan parameter parasit.

4, Perbandingan senario aplikasi biasa
Aplikasi Sistem AC Dimensi Fungsional Aplikasi Sistem AC
Fungsi perlindungan: perlindungan terbalik kuasa, penindasan voltan lonjakan induktor, penapisan EMI
Penukaran tenaga kawalan MPPT sel fotovoltaik, pengecasan bateri AC-Penukaran DC, pemacu frekuensi berubah-ubah
Pemprosesan isyarat, peraturan voltan, pembinaan get logik, pengesanan dan penyahmodulasi, modulasi pencampuran frekuensi
Peranti biasa termasuk diod Schottky, diod Zener, diod pemulihan pantas dan diod penerus
5, Mod kegagalan dan kesan sistem
Kegagalan sistem DC: risiko litar pintas dan pelarian haba
Dalam sistem DC, kerosakan diod (terutamanya kerosakan haba) boleh menyebabkan litar pintas kekal. Sebagai contoh, pecahan diod freewheeling dalam penyongsang fotovoltaik boleh menyebabkan voltan bas DC digunakan terus kepada pengumpul IGBT, yang membawa kepada letupan modul. Kerosakan jenis ini memerlukan perlindungan dwi melalui perintang pengehad arus (seperti 0.1 Ω/5W) dan fius.

Kegagalan sistem komunikasi: herotan bentuk gelombang dan lumpuh sistem
Dalam sistem komunikasi, kemerosotan parameter diod (seperti masa pemulihan songsang yang berpanjangan) boleh menyebabkan herotan bentuk gelombang yang diperbetulkan. Dalam pemandu motor, apabila masa pemulihan terbalik diod penerus meningkat daripada 50ns kepada 200ns, herotan harmonik meningkat daripada 3% kepada 12%, menyebabkan getaran motor bertambah kuat. Jenis kerosakan ini memerlukan penyelenggaraan ramalan melalui pemantauan dalam talian suhu simpang diod (termografi inframerah).