¿Cómo reduzco la potencia de los diodos en paralelo con coeficientes de temperatura negativos?

Una unión de diodo se puede aproximar como una caída de voltaje en serie con una resistencia. En ocasiones, estos dos valores se indican explícitamente en una hoja de datos, ya que siempre se pueden extrapolar de la curva VI del dispositivo: elija dos puntos en la región lineal de la curva y trace una línea entre esos dos puntos. La intercepción del eje V es la caída de tensión y la pendiente V/I es la resistencia. Dado que la curva VI cambia con la temperatura, también lo harán estos valores.

Poniendo dos de los diodos BYG23T especificados en paralelo, asumiendo que uno está a la temperatura máxima de 150C y el otro a la temperatura "fría" de 25C, obtenemos esta aproximación, con V2/R2 como el más caliente de los dos diodos:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Obviamente, este es el peor de los casos; es casi inimaginable que un diodo esté a 150C mientras que el otro está a 25C. Pero si sobrevivimos a este escenario, también sobreviviremos a otros más realistas.

Supongamos también que hay exactamente un diodo a 150C y un número arbitrario n de diodos a 25C. El diodo único a 150C limitará toda la combinación en paralelo para que no tome más corriente, y todos los demás diodos a 25C minimizarán su contribución a la clasificación de corriente general del conjunto en paralelo.

Sabemos que la corriente total a través del conjunto en paralelo es la suma de las corrientes a través de cada rama.

$I_{total}=nI_1+I_2$

También sabemos que el voltaje en cada rama es idéntico.

$V_1+I_1R_1=V_2+I_2R_2$

$V_1$,$V_2$,$R_1$,$R_2$, y$I_2$se puede obtener de las hojas de datos.$I_{total}$depende de la aplicación. Eso nos deja con dos variables ($I_1$y$n$) y dos ecuaciones. Resolviendo para n y omitiendo algunos pasos:

$n=\lceil\frac{R_1(I_{total}-I_{2})}{V_2-V_1+I_2R_2}\rceil$

Alternativamente, si sabemos$n$podemos resolver la corriente real que verá el diodo más caliente.

$I_2=\frac{I_{total}R_1+n(V_1-V_2)}{R_1+nR_2}$

En este caso particular, con los valores de este diodo en particular y una corriente de carga de 1,4 amperios, se necesitan tres diodos de 25C en paralelo para garantizar que el diodo de 150C no vea más de 1A. La corriente real a través del diodo caliente en esa situación llega a poco menos de un amperio.

Eso nos da un total de cuatro diodos 1A en paralelo para llevar una carga de 1,4 amperios. Esto es casi seguro que es una exageración. Nuestros cálculos podrían mejorarse si pudiéramos tener en cuenta el efecto de la temperatura en la curva VI del dispositivo. Pero las ecuaciones se vuelven mucho más complejas, y tendríamos que tener una idea de cuánta variación en la respuesta de temperatura podríamos esperar de un dispositivo a otro. Esa no es una especificación que haya visto en ninguna hoja de datos.

De las ecuaciones que he ejecutado para este conjunto particular de diodos, un desequilibrio del 25% haría que un diodo tomara toda la corriente a medio amperio; 31% a 1 amperio. Dado que la hoja de datos no enumera la variación de un componente a otro, al conectar diodos en paralelo siempre corremos el riesgo de que el desequilibrio sea suficiente para arruinar todo el esquema.

Suponiendo un desequilibrio del 10%, entiendo que dos diodos no son suficientes para transportar 1.4 amperios. Con un desequilibrio del 20%, tres no son suficientes.