雪崩管选择和使用注意事项

雪崩整流二极管的选择与使用
一、雪崩整流二极管额定正向平均电流I F(A V)的选择：
一般来讲雪崩整流二极管额定正向平均电流I F(A V)是交流发电机额定输出电流I0的0.4至0.5倍，即：
I F(A V)=(0.4～0.5)×I0---------------------------------------(1)
这样选择的先决条件是雪崩整流二极管的外壳温度T C低于170℃。

图1、交流发电机应用电原理图
图2、交流发电机三相整流电压、电流波形图
二、雪崩击穿电压V(BR)的选择
交流发电机所用雪崩二极管的雪崩击穿电压选择要根据其作用耒选择，它的主要目的是当产生故障时，在抛负载时雪崩管要能吸收故障电压，保护调节器不受损伤、在调节器失控时雪崩管要击穿使交流发电机不发电，起到保险丝作用，保护车内ECU不受损伤，把恶性事故化成一般故障。

汽车上ECU本身它在输入端接了一个MR2535L雪崩二极管，它选用的击穿电压是27—32V(对14V系统讲)，所以它要求发电机所用的雪崩二极管的雪崩击穿电压小于27V，原配套的发电机所选用的雪崩击穿电压为20—24V，这一点希望大家注意。

三、反向重复峰值浪涌电流I RSM的选择
从图1、图2中我们可以看到在任一时刻三相整流桥中只有一对桥臂中有电流，即只有两根相线中有电流通过，通过的电流波形是带馒头形的近似矩形波电流。

为了估算方便我们把它看成一个矩形波电流，峰值电流为发电机输出电流I0 。

如果我们假设每相线圈的电感为L、直流电阻为零，此时发电机绕组具有能量为2I0L2，绕组具有的能量与抛负载后产生的峰值电压与抛负载时的电流成正比、与发电机绕组电感的平方成正比。

L值的大小决定抛负载后雪崩击穿的持续时间。

××××
图3、抛负载后能量泄放示意图
我们为了估算方便，假设抛负载前后发电机的输出功率不变，抛负载前发电机输出电压为V R0、电流为I0，则输出功率为V R0×I0。

从图3我们可以看到：抛负载后D1与D4处于正向导通状态，D2与D3处于反向雪崩击穿状态。

如果我们假设D1、D2、D3与D4具有相同的正向峰值压降VF、反向雪崩击穿电压VB，则流过D2、D3的反向雪崩击穿电流相同为I RSM。

我们就可以得到下面一组等式：V R=V F+V B
V R×(i1+i2)=V R0×I0
2×I RSM×V R=V R0×I0
I RSM=(V R0×I0)/(2×V R)
I RSM=(I0/2)×(V R0/V R) ----------------------------------------------(2)
我们把不同的V R0与V R数据代入(2)式可以得到下面的一个关系式：
I RSM=(0.25～0.32)I0 ------------------------------(3)
对於规范设汁的交流发电机在抛负载时雪崩整流二极管反向雪崩击穿的持续时间约在75ms左右，因此雪崩整流二极管反向重复峰值浪涌电流I RSM选择为发电机额定电流(抛
负载前电流)的0.4倍是合适的。

四、雪崩整流桥对雪崩整流二极管雪崩电压离散性的要求
从图3中我们可以看到当发生抛负载时有如下的关系式：
V FD1+V BD3=V FD2+V BD4 ----------------------------------------(4) 在组装整流挢时，我们为了降低二极管的正向发热功率和三相绕组的不平衡性把整流二极管的正向压降和它的离散性控制在很小的范围内，例如离散性控制0.05V以内。

因此在这里为了便於把问题讲清楚，我们把V FD1与V FD2看成是相等的。

即
V FD1=V FD2--------------------------------------------------------(5) 对於某一个雪崩整流二极管它有一个V(BR)值，它的测试条件是I R=100mA。

当它通过不同数值的反向雪崩浪涌电流IR1＞IR2＞IR3＞100＞mA时就得到一组VR值：V R1＞V R2＞V R3＞V(BR)
下面我们来看几组实际测试数据：
MOTOROLA XRA0311/0312（40A）测试报告
测试报告[2-1] Apr-04-2006
制造单位：昆山市晨伊半导体厂试品名称：雪崩管型号：DB50-19 数量：60 只极性：正、负各½环境温度= 28.1℃主要设测试备：YH-3201A编号：13218AA YH-5001A编号：13218F3 Time:15to18
测试报告[2-2] Apr-04-2006 制造单位：昆山市晨伊半导体厂试品名称：雪崩管型号：DB50-19 数量：60 只极性：正、负各½环境温度= 28.1℃主要测试设备：YH-3201A编号：13218AA YH-5001A编号：13218F3 Time:15to18
从以上几组测试数据中我得到这样一个规律：
I R增加5A，V R增加0.5V。

从上面规律中我们可以计算出雪崩整流二极管反向雪崩击穿时的动态电阻：
r BR=0.5V/0.5A=0.1Ω
(雪崩整流二极管反向雪崩击穿时的动态电阻r BR是一个很重要的参数，希望生产厂
与应用厂要引起重视。

)
在一个整流桥上如果D2与D3(见图3)的雪崩击穿电压V(BR)不相同，即：
V(BR)D2≠V(BR)D3
那末I1≠I2
如果V(BR)D2与V(BR)D3相差1V，则I1与I2就相差10A。

因此我们希望同一个整流桥上的雪崩整流二极管雪崩击穿电压V(BR)的差异要尽量小，从而来提高整流桥的承受反向浪涌电流的能力。

OEM发电机厂同一个整流桥上的雪崩整流二极管雪崩击穿电压V(BR)的差异控制在1V以下，这就是BOSCH公司雪崩整流二极管雪崩击穿电压V(BR)的电压分挡为1V一档的原因。

这一点希望发电机厂要引起重视，否则的话用了好的雪崩整流二极管但不能制造好的雪崩整流桥。

中国电子器材总公司车电子部
沈兴祖
2006-10-26。