Elektrotechnik: Dioden in reihe und parallel schalten...?
Hallo!
Was genau passiert mit Spannung und Stromstärke, wenn man Dioden 1. in Serie und 2. parallel schaltet?
Habe nichts mir einleuchtendes im Netz gefunden.
Angenommen ich habe eine 230 V Wechselspannung und 3 A Laststrom und möchte diese jetzt gleichrichten mit Siliziumdioden, die sperrimpulsfest sind mit Umax=150 V und Imax=2 A... Wie müsste ich die Dioden jetzt anordnen?
Danke für guten Rat im Voraus!
3 Antworten
3 in Reihe, um die nötige Sperrspannung zu erreichen, dazu das gleiche nochmal parallel, um den Strom aufzuteilen. In der Theorie, praktisch kaum so umsetzbar, wegen Streuungen in den Bauteilwerten.
Schaltet man Dioden in Reihe, so addieren sich vorwärts die Knickspannungen. Gleichzeitig erhöht sich auch die Sperrspannung, allerdings addiert die sich nicht einfach nur so. Die Sperrspannung muß sich ja erst mal unter den Dioden aufteilen und das geschieht durch Leckströme. Um auf der Sicheren Seite zu sein sollte man jede Diode nur maximal 75% ihrer Sperrspannung nutzen lassen.
Parallelschalten ginge, bringt aber nicht viel mehr Nutzstrom, denn durch Fertigungstoleranzen und Wärmeunterschiede sind die Knickspannungen unterschiedlich. Eine Diode wird zuerst öffnen wärend die andere noch voll sperrt. Erst wenn die erste stark belastet wird kommt die zweite hinzu - da sich die erste aber erwärmt kann das im Grenzfall nicht mehr passieren weil die erste ihre Knickspannung immer weiter senkt wärend die zweite nichts macht. Das Problem kann man durch Vorwiderstände lösen, die gleichen die Knickspannungen dann an, verbrennen dabei aber einen ordentlichen Teil der Leistung die man durch das System leitet. Also ist parallelschaltung gar nicht gut!
Noch schlimmer ist, dass die Spitzenspannung bei Wechselstrom um den Faktor "Wurzel aus 2" höher ist! und bei einer Gleichrichtung bekommt die Diode auch noch die doppelte Spannung ab weil im Kondensator im Ausgang +xV drin sind und auf der anderen Seite der Diode zwischenrurch -xV anliegen, die Diode kriegt als 2*xV ab!
Ein Gleichrichter muß also 2*√(2)*Ueff an Spannung Sperrend aushalten können. Also die Spitzenspannung die √2 höher ist und das auch noch doppelt!
Und ist am Ausgang ein Siebelko dran, also eine Glättung, gehen die Dioden ja nur dann auf, wenn die Momentane EIngangsspannung höher ist als die im Kondensator gespeicherte Spannung. Damit verdichtet sich der Strom den man entnimmt rund um die Sinusmaxima! Deswegen muß man neben dem Durchschnittstrom den eine Diode aushölt auch den Spitzenstrom beachten. Der Stromdurchschnitt sorgt für Erwärmung, die Diode verbrennt wenn sie durch zu hohen Strom zu heiß wird. Das Pulsieren im Gleichrichterbetrieb stört aber für die Thermische Belastung nicht, denn in den Pulspausen gibt es Zeit zum abkühlen. Die effektive Aufheizung ist somit proportional zum Durchschnittstrom der Pulse. Wird aber die Stromdichte in einem Halbleiter überschritten, passiert was ganz seltsammes, der Strom verteilt sich nicht mehr über den gesamten Querschnitt sondern bildet "Stromfäden", also kleine Kanäle die eine extreme Stromdichte aufweisen und die schmelzen den Kristall in diesen "Fäden" praktisch sofort und der Halbleiter ist hinüber. Je größer der Kondensator am Ausgang, desto höher der Pulsstrom bei gleicher Durchschnittsleistung. Die beiden Stromangaben auf einem Gleichrichter drücken das aus, die kleine ist der Durchschnittsstrom, also der Strom den man hinten raus holt und die höhere der maximale Pulsstrom. Ist der Siebelko nicht viel größer als 2200µF pro Ampere Ausgangsstrom, dann wird der Pulsstrom nicht überschritten solange man den Durchschnittsstrom einhält.
Du brauchst also richtig "Fette" Dioden, irgendein zusammengebastel funktioniert nicht richtig. Schau Dir mal die P600 Dioden an, die sind sehr stark und verhältnismäßig billig und überall zu kriegen.
Brückengleichrichter googeln...
Das heißt ich gehe davon aus, dass sich die Sperrspannung in Reihe, sowie der Sperrstrom parallel addiert?