Haben in Reihe geschaltete Dioden die gleiche Sperrspannung?

Wenn ich drei billige 200-V-Dioden anstelle einer teuren Diode an eine 500-V-Versorgung anschliesse, funktioniert das System dann garantiert einwandfrei?

Meine Sorge ist die Situation, in der sich zwei der Dioden 150 V teilen und die verbleibenden 350 V auf der anderen Diode erscheinen und den Holly-Rauch hervorbringen. Würde so etwas passieren?

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Nein, die Spannung verteilt sich nicht gleichmäßig.

Der Sperrstrom für Dioden ist kein sorgfältig gesteuerter Parameter und kann erheblich von Einheit zu Einheit variieren, selbst von derselben Herstellungscharge. Wenn sie in Reihe geschaltet werden, haben die Dioden mit dem niedrigsten Leckstrom die höchste Spannung, wodurch sie ausfallen. Dadurch werden die verbleibenden Dioden mit einer zu hohen Spannung beaufschlagt, wodurch sie ebenfalls ausfallen.

Die übliche Lösung besteht darin, zu jeder Diode einen hochwertigen Widerstand parallel zu schalten. Wählen Sie den Wert des Widerstands so, dass der Strom durch den Widerstand (wenn die Dioden in Sperrrichtung vorgespannt sind) etwa das 10-fache des ungünstigsten Leckstroms einer Diode beträgt. Dies bedeutet, dass die Sperrspannung, die an den Dioden auftritt, nicht mehr als etwa 10% variiert.

Beachten Sie, dass dies immer noch bedeutet, dass Sie einen gewissen Spielraum bei der Bewertung von Dioden benötigen. Für 600 V Spitzensperrspannung sollten Sie beispielsweise vier 200-V-Dioden verwenden, nicht drei.

Es gibt noch ein anderes Phänomen, das ebenfalls ins Spiel kommt. Die Dioden werden nicht alle mit der gleichen Geschwindigkeit "ausschalten", wenn von Vorwärtsvorspannung zu Rückwärtsvorspannung gewechselt wird. Auch hier fallen die "besten" (schnellsten) Dioden zuerst aus. Die Lösung hierfür besteht darin, zu jeder Diode einen Kondensator mit etwa 10 bis 100 nF parallel zu schalten. Dies begrenzt die Anstiegszeit (dV / dt) der Sperrspannung, so dass alle Dioden schalten können, bevor sie zu hoch werden.

Zusätzlich zu der von @DaveTweed erwähnten Lösung könnten Sie in Betracht ziehen, Zener-Dioden parallel zu jeder Diode wie folgt zu verwenden:

Dieser Schaltplan funktioniert wie folgt: Wenn eine der Dioden aufgrund des geringeren Leckstroms hoch geht, bricht der Zener auf und liefert mehr Strom für die anderen Dioden, sodass diese mehr Spannung von der schwächsten Diode abnehmen (= mit niedrigster Leckstrom). Alternativ können Sie dies so betrachten, dass die Zenerdioden nicht zulassen, dass die Spannung über die Zenerdioden-Durchbruchspannung (die niedriger als die Durchbruchspannung Ihrer Dioden sein sollte) steigt. Aber Zener funktionieren nicht als Schalter, deshalb mag ich die erste Erklärung :)

Ich habe das nie in der Realität versucht, aber es funktioniert gut in LTSpice und ich sehe keinen Grund dafür, dass dies fehlschlägt.

Diese Lösung ist etwas besser als parallele Widerstände, da Zenerdioden viel weniger Leckstrom liefern. Aber es ist teurer.

Nur ein Problem bei dieser Lösung: Sie werden wahrscheinlich keine Zenerdioden für Spannungen über 200 Volt finden können - Sie müssen wahrscheinlich mehrere Zenerdioden in Reihe für jede Diode verwenden, was zu einer sperrigen Lösung führen kann.