מהם התפקידים השונים של דיודות בממירי גשר מלא וחצי גשר?

1, הבדלי טופולוגיה קובעים את המיקום הפונקציונלי הבסיסי של דיודות
(1) ארכיטקטורה מינימליסטית של מהפך חצי גשר ותפקיד ליבת הדיודה
מהפך חצי הגשר מאמץ מבנה דיודה כפולה מתג כפול, והצד DC יוצר שתי נקודות פוטנציאליות של ± Vdc/2 דרך חלוקת מתח הקבלים. אם לוקחים עומסים אינדוקטיביים כדוגמה, כאשר מתג זרוע הגשר העליון M1 מופעל, הנתיב הנוכחי הוא Vdc/2 → M1 → עומס → Vdc/2, והדיודה D1 נמצאת במצב חיתוך הפוך. כאשר M1 כבוי, הכוח האלקטרו-מוטיבי ההפוך שנוצר על ידי השראות העומס יוצר מעגל גלגל חופשי דרך D2: עומס → D2 → Vdc/2, אשר משיג שתי פונקציות עיקריות:

מהדק מתח: הגבל את המתח שצינור המתג יכול לעמוד בו ל-Vdc/2 כדי למנוע התמוטטות מתח יתר;
משוב אנרגיה: מספק ערוץ שחרור לאגירת אנרגיה אינדוקטיבית כדי למנוע עליות מתח הנגרמות משינויים פתאומיים בזרם.
נתונים ניסיוניים מראים שבמערכת ממיר חצי גשר 1kW, שיא זרם הגלגל החופשי של D2 יכול להגיע לפי 1.5 מזרם העומס הנקוב, ויש לשלוט בזמן ההתאוששות ההפוכה שלו בתוך 100ns כדי להבטיח יעילות מיתוג.

(2) ארכיטקטורה מיותרת והרחבת תפקוד דיודה של מהפך גשר מלא
מהפך הגשר המלא מאמץ מבנה של ארבעה מתגים וארבע דיודות, המשיג היפוך קוטביות מתח המוצא באמצעות הולכה לסירוגין של שני זוגות מתגים. הייחודיות שלו באה לידי ביטוי ב:

בקרה דו-קוטבית: באמצעות השילוב של הולכה T1-T4, ניתן להשיג תנופת מתח מלאה של ± Vdc בקצה העומס. הדיודות D1-D4 לא רק מבצעות את פונקציית הגלגל החופשי, אלא גם יוצרות ערוץ משוב אנרגיה;
הגנת תקלות: כאשר T1 ו-T4 שניהם מוטעים, D2-D3 יכול ליצור נתיב הגנה מקצר כדי למנוע קצר באוטובוס DC.
בדיקה השוואתית מראה כי שיא המתח ההפוך שנושאים על ידי דיודות במבנה הגשר המלא מופחת ב-50% בהשוואה למבנה חצי הגשר, אך יש לטפל בזרמים חולפים גבוהים יותר (עד פי שניים מזרם העומס).

2, תגובה דינמית של דיודות במנגנון ניהול אנרגיה
(1) בקרת זרימת אנרגיה חד כיוונית של מהפך חצי גשר
בטופולוגיה של חצי גשר, דיודות יוצרות רשת העברת אנרגיה חד כיוונית. אם ניקח לדוגמא את היישום של ממירי מיקרו פוטו-וולטאיים, כאשר הספק העומס קטן מהספק המבוא, אחסון האנרגיה האינדוקטיבי מוזן בחזרה לאפיק ה-DC דרך D2, והדיודה צריכה לעמוד בדרישות הבאות:

נפילת מתח חיובית פחות או שווה ל-0.5V (הפחתת אובדן הולכה);
טעינת התאוששות הפוכה Qrr פחות או שווה ל-100nC (הפחתת הפסדי מתג).
על פי נתוני בדיקה מיצרן מסוים, שימוש בדיודות התאוששות מהירה (כגון STTH3R06) יכול להגביר את יעילות המערכת ב-2.3% ולהפחית את עליית הטמפרטורה ב-15 מעלות.

(2) ויסות אנרגיה דו-כיוונית של מהפך גשר מלא
מבנה הגשר המלא משיג ניהול אנרגיה מורכב יותר באמצעות רשת דיודות:

מהדק פעיל: בממירים מקושרים לשנאים, D1-D4 יכול ליצור מעגל מהדק כדי להגביל את המתח של צינור המתג בטווח בטוח;
יישום מיתוג רך: בשילוב עם משרני תהודה, דיודות יכולות ליצור תנאי מיתוג מתח אפס. לאחר אימוץ הטכנולוגיה הזו, אובדן המיתוג של מהפך גשר מלא 4kW הצטמצם ב-65%.
ראוי לציין במיוחד שבממירי גשר מלא תלת-פאזיים, דיודות צריכות גם לבצע את הפונקציה של איזון אנרגיה שלב לשלב. כאשר הזרם של שלב מסוים מוביל, הדיודה של זרוע הגשר המתאימה יכולה להנחות את האנרגיה העודפת לזרום לשלבים אחרים, ולהשיג חלוקת כוח דינמית.

3, דרישות דיפרנציאליות של אסטרטגיית בקרה עבור מאפייני דיודה
(1) שליטה פשוטה והתאמת פרמטרים של דיודה של מהפך חצי גשר
מבנה חצי הגשר מאמץ בדרך כלל בקרת SPWM דו-קוטבית או חד-קוטבית, והדרישות לדיודות מתמקדות במאפיינים סטטיים:

זמן התאוששות הפוך trr פחות או שווה ל-50ns (מתאים להחלפת-תדר גבוה);
קיבול הצומת Cj פחות או שווה ל-100pF (מפחית את רעש המתגים).
לפי נתוני הבחירה של פרויקט ממיר רכב מסוים, השימוש בדיודות התאוששות מהירות במיוחד (כגון MUR860) יכול להפחית הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) ב-8dB.

(2) אפנון מורכב והתאמה דינמית של דיודות בממירי גשר מלאים
מבנה הגשר המלא תומך בטכנולוגיות אפנון מתקדמות כגון הכפלת תדר SPWM, המטילה דרישות דינמיות גבוהות יותר על דיודות

יציבות טמפרטורה: בטווח של -40 מעלות ~ 150 מעלות, קצב שינוי ירידת הלחץ קדימה צריך להיות פחות או שווה ל-5mV/מעלה;
יכולת נגד מפולות: הוא צריך לעמוד באנרגיית מפולות לפחות פי 1.5 מהזרם הנקוב.
מקרה מסוים של הנעה של מנוע תעשייתי מראה ששימוש בדיודות סיליקון קרביד (כגון C3D10060E) יכול לשפר את יעילות המערכת ל-98.2% ולקצר את זמן השטח המת מ-500ns ל-200ns.

4, השוואת ביצועים בתרחישי יישומים טיפוסיים
פרמטר מהפך חצי גשר מהפך גשר מלא
מספר דיודות 2, 4
מתח מתח Vdc/2 Vdc
מתח זרם פי 1.5 זרם עומס פי 2 זרם עומס
מורכבות שליטה נמוכה (דו קוטבית SPWM) וגבוהה (הכפלת תדר SPWM)
יעילות אופיינית 92-95% 95-98%
מקדם עלות 1.0 1.8