Провел некоторые измерения касательно причины возникновения "звона" диодов.
Измерялись обычные диоды 1N4007G (2 мкс) и Ultra Fast BYV26C (30 нс).
Для измерения использовались токовые клещи, а также высоковольтные дифференциальные щупы.
Токовые клещи одевались на один из диодов, на нем же измерялось напряжение.
Дополнительные емкости цеплялись на каждый диод, но это все равно, что ставить одну такую-же параллельно вторичной обмотке. (Только с точки зрения их влияния на цепь трансформатор-диодный выпрямитель).
По измерениям:
В первом канале измерялась пульсация выходного напряжения на нагрузке 6,8 кОм после двух последовательно соединенных емкостей по 330 мкФ. Значение DC=450 В.
Во втором канале - напряжение на диоде.
Ниже - увеличенный участок осциллограммы с моментом закрытия диода и возникновением свободных затухающих колебаний.
Дальше производится анализ спектра выделенного участка.
И в конце (3 вход) сигнал с токовых клещей. Так как коэффициент передачи клещей на нижних частотах меньше, то 50 герцовых пульсаций не видно.
Сигналы для диодов 1N4007G: без добавочных емкостей, 0,01 мкФ и 0,1 мкФ.
Хорошо видно, как уменьшается частота колебаний с ростом емкости.
И то же для Ultra Fast.
Частоты для обоих типов диодов получились одинаковые.
Далее сделал расчет емкости (межвитковой) для случая без дополнительного конденсатора, подставив измеренное значение частоты 39,1 кГц, а также значение индуктивности рассеяния 11,2 мГ. (Без эквивалента сети рассчет точнее) Получил 1480 пФ.
Для второго случая, зная суммарную емкость 11,5 нФ (0,01мкФ+1480 пФ), рассчитал частоту. Получилось 14,1 кГц. Это отличается менее, чем на 1% от измеренной 14,2 кГц.
Для третьего случая расчетная частота 4,73 кГц, это 5% расхождение. То есть расчет соответствует измерениям (что бывает не так часто).
Какой отсюда вывод:
Диоды при запирании запускают свободные затухающие колебания на резонансной частоте параллельного контура (резонанс токов), образованного индуктивностью рассеяния и суммарной емкостью (емкостью диодов можно пренебречь). То есть в момент резонанса диоды из схемы исключаются, их как-бы нет. Собственная резонансная частота контуров, образованных паразитными диодными L и C слишком высока и мы ее увидеть не сможем.
А теперь о физике процесса, о том почему возникают эти колебания.
Начнем с момента протекания тока через диод и зарядки основного конденсатора фильтра. Напряжение на конденсаторе растет, а синус во вторичке идет на спад и ток уменьшается. При выравнивании этих значений (без учета падения на диоде) диод закрывается. Обмотка (индуктивность рассеяния) в этот момент получается отрезанной от схемы (все диоды закрыты), а межвитковая емкость полностью заряжена. Колебания запускаются дальнейшим снижением напряжения на обмотке и появлением обратного тока от электролитов через диод (ударного тока). Этот ток продолжает течь при полном закрытии диода, вызывая разряд емкости. Это видно по напряжению, которое идет на спад. В момент нулевого напряжения на емкости ток в индуктивности максимален, он продолжает течь и перезаряжает емкость в минус. Это самая нижняя точка первого полупериода колебаний. Потом все идет в обратную сторону и на первой из осциллограмм для 1N4007G видно, что зарядка емкости настолько сильная, что часть энергии сбрасывается через диод в нагрузку (верхняя часть полуволны ограничивается). И процесс снова повторяется.
Длительность процесса зависит от добротности контура.
Отчетливо видно, что амплитуды колебаний для Ultra Fast меньше. Скорее всего здесь сказывается время восстановления, которое различается почти в 70 раз.
Единственное объяснение, которое у меня имеется по поводу большей начальной мощности колебаний в обычном (не Ultra Fast) диоде:
При его закрывании выброс обратного тока протекает дольше, и это сильнее разгоняет колебательный процесс.
Собственно сами снабберы здесь не рассмотрены, но продолжение обязательно последует.
Размещение рекламы