Последовательное и параллельное соединение ключевых элементов

Тема: Модули силовых электронных ключей

ЛЕКЦИЯ 3.

На практике нередко возникает необходимость параллельного или последовательного соединения однотипных ключей. Обычно причиной этому является потребность в повышении коммутируемых токов и напряжений или повышении надежности схемы посредством резервирования силовых ключей. При параллельном соединении (рис. 6.14,а) может возникать неравномерность распределения токов между отдельными диодами в установившемся режиме включенного состояния каждого из диодов. Причиной этому является неидентичность статических ВАХ параллельно соединенных диодов, находящихся в проводящем состоянии (рис. 6.14,б), что снижает допустимый уровень суммарного тока диодов.

Рис. 6.14. Параллельное соединение диодов: а - схема; б - ВАХ

При последовательном соединении диодов может возникать нерав­номерность в распределении обратных напряжений между диодами (рис. 6.15.) из-за различия статических ВАХ диодов на участках, соответствующих обратному напряжению.

Рис. 6.15. Последовательное соединение диодов:

а - схема; б - ВАХ

Достижение равномерных распределений токов или напряжения за счет подбора ключей с идентичными ВАХ является эко­номически нецелесообразным и поэтому обычно не используется. Более простым и технически грамотным методом является использование дополни­тельных выравнивающих резисторов. Для выравнивания токов используются низкоомные резисторы R1 и R2, включенные последовательно с диодами VD1 и VD2 (рис. 6.16,а).

Рис. 6.16. Выравнивающие цепи для:

а) – параллельного включения в статическом режиме;

б) – последовательного включения в статическом режиме;

в) – последовательного включения в дина­мическом режиме;

г) – параллельного включения в динамическом режиме

При последовательном соединении используются высокоомные резисторы, подключенные параллельно диодам (рис. 6.16,б). Однако, использование резисторов как при параллельном, так и при последовательном соединении приводит к дополнительным потерям мощности. Кроме того, резисторы, подключенные параллельно диодам, увеличивают обратные токи и снижают блокирующую способность диодов.

Неравномерность в распределении токов и напряжений возникает также в динамических режимах переключения диодов из одного состояния в другое. Для устранения таких явлений используют RC-цепи для последовательно соединенных диодов (рис. 1.16,в) и вводят магнитно-связанные реакторы (рис. 6.16,г) при параллельном соединении. Магнитодвижущие силы (МДС) реакторов должны быть направлены так, чтобы при равных токах в них не возникали ЭДС самоиндукции. Например, для двух диодов это соответствует двухобмоточному реактору со встречновключенными обмотками с равным числом витков N1 и N2.

Подобные методы используются при соединении других ключей: тиристоров, транзисторов и др. Однако для отдельных видов ключей, например для МОП-транзисторов, обеспечение равномерного распределения токов при параллельном соединении достигается без введения дополнительных сопротивлений. Это объясняется тем, что они обладают положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) во включенном состоянии. Поэтому перегрузка по току одного из транзисторов приводит к повышению его нагрева и, следовательно, сопротивления, что автоматически приводит к снижению тока перегруженного транзистора.

Дата добавления: 2014-01-11