Имеют ли последовательно соединенные диоды одинаковое обратное напряжение?

Если я поставлю три дешевых диода с номиналом 200 В на источник питания 500 В вместо одного дорогого диода, гарантируется ли система для правильной работы?

Меня беспокоит ситуация, при которой два из диодов имеют общее напряжение 150 В, а оставшиеся 350 В появляются на другом диоде, вызывая острый дым. Произойдет ли что-нибудь подобное?

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Нет, напряжение не распределяется равномерно.

Обратный ток утечки для диодов не является тщательно контролируемым параметром и может существенно варьироваться от единицы к единице, даже от одной и той же производственной партии. При последовательном размещении диоды с наименьшим током утечки будут иметь самое высокое напряжение на них, что приведет к их выходу из строя, что, в свою очередь, приведет к чрезмерному напряжению на оставшихся диодах, что также приведет к их выходу из строя.

Обычное решение состоит в том, чтобы поместить резистор высокого значения параллельно с каждым диодом. Выберите значение резистора, чтобы ток через резистор (когда диоды смещены в обратном направлении) был примерно в 10 раз больше, чем ток утечки наихудшего случая для любого диода. Это означает, что обратное напряжение, которое появляется на диодах, не будет меняться более чем на 10%.

Обратите внимание, что это по-прежнему означает, что вам нужен некоторый запас в рейтингах диодов. Например, для пикового обратного напряжения 600 В следует использовать четыре 200-вольтных диода, а не три.

Есть еще один феномен, который также входит в игру. При переходе от прямого смещения к обратному смещению диоды не будут «выключаться» с одинаковой скоростью. Опять же, «лучшие» (самые быстрые) диоды выйдут из строя первыми. Решением для этого является также размещение конденсатора, примерно от 10 до 100 нФ, параллельно с каждым диодом. Это ограничивает время нарастания (dV / dt) обратного напряжения, позволяя переключаться всем диодам до того, как оно поднимется слишком высоко.

В дополнение к решению, упомянутому @DaveTweed, вы можете рассмотреть возможность использования стабилитронов параллельно каждому из них:

Эта схема работает следующим образом: если один из диодов становится высоким из-за более низкого тока утечки - его стабилитрон начнет распадаться и будет давать больший ток для других диодов, заставляя их брать больше напряжения с самого слабого диода (= с минимальный ток утечки). В качестве альтернативы вы можете рассматривать это как то, что стабилитроны не позволят напряжению подняться выше, чем напряжение пробоя стабилитронов (которое должно быть ниже напряжения пробоя ваших диодов). Но Zeners не работает как переключатель, поэтому мне нравится первое объяснение :)

Я никогда не пробовал это на самом деле, но в LTSpice это работает нормально, и я не вижу причин, по которым это может не получиться.

Это решение будет немного лучше, чем параллельные резисторы, потому что стабилитроны будут давать гораздо меньший ток утечки. Но это дороже.

Только одна проблема с этим решением: вы, вероятно, не сможете найти стабилитроны для напряжений выше 200 Вольт - вам, вероятно, потребуется использовать несколько последовательных стабилитронов для каждого диода, что может привести к громоздкому решению.