浅析整流二极管的“软”击穿现象

　　本文通过Y412A型原棉测水仪(以下简称测水仪)故障检修一例,浅析整流二极管的"软"击穿现象.

　　图1是测水仪电气原理图中的倍压整流电路.该电路是由变压器次级线圈L、整流二极管D1、D2以及电容器C4、C5等组成,将变压器次级180V交流经D1、:D2整流,再由电容器C4、C5倍压后,变为360V直流高压,供水分测量使用.

　　现象:开启电源,旋转满度电位器至尽头,表头指针只能调到表盘中间.

　　检修:1、用万用表宣流电压挡测量倍压输出A、B两端,最高只有180V.说明故障与后边测水电路无关.

　　2、将变压器次级L的连线与倍压整流电路断开后,用万用表的交流电压挡测变压器次级电压是130~195V,属正常范围.说明变压器以前的振荡、稳压电路正常.故障应在倍压整流电路中.

　　3、将变压器次级线圈的连线重新与倍压整流电路接通后,用万用表的直流电压挡分别测量电容器C4、C5两端的电压,发现C4两端只有30V左右的电压.怀疑C4漏电,换一只好的电容器,故障仍不能排除.又将二极管D1取下,用万用表的高阻值挡测量D1的正反向电阻,均正常,重新将二极管焊上,故障如故,试换一只同型号的二极管后故障排除.

　　分析:为什么整流二极管用在电路中发生故障,而取下后又查不出来呢?

　　1、"软"击穿削弱了输入交流电压.

　　图2是测水仪中整流二极管D1反向饱和电流增加时的工作状况.由图可见,当变压器次级电压E为正半周时,电流I1经过D1对电容器C4充电至最高值,这时C4两端电压等于变压器次级输出交流电压的根号2倍,其方向是上正下负.当E为负半周时,电流12经过D2对电容器C5充电至根号2倍,其方向也是上正下负.但由于Dl性能变差,导致内部反向饱和电流增加,使其反向阻值减小,在反向电压作用下,D1已等效为一个电阻Rlou.于是电路就出现了连锁反应:当E为负半周刚开始对C5充电的瞬间,C4则开始对Rlou反向放电,因D1的反向漏电电阻值较大,还没等C4放电结束,E的第二个正半周又开始经Dl对C4充电,不过这时的充电电压大大小于第一次充电电压(由电磁感应的互感现象得知,在反向电流Ilou通过变压器次级线圈L时,初级线圈就会感应产生一个电动势,这个电动势反过来又削弱了振荡器的振荡强度).待E的第二个负半周对C5充电时,C4又重新对D1反向放电.这样周而复始的充电、泄放,使电容器C4两端始终保持一个小电压(经实测在30V左右).因而C5两端的电压也低于正常值,只有130V左右.

　　2、用万用表测量二极管D1的反向电阻值却为无穷大.

　　为了解决这个疑问,笔者利用测水仪中变压抽头,分别给倍压整流电路输入三个交流电压,先后用一只优质二极管和原机子上"软"击穿的二极管,做了D1正常时与故障时的输入输出情况对比实验.其实验结果如附表所示.

　　从表中数据看,整流二极管D1的反向饱和电流增加时(反向软击穿故障),在电路中输入交流125V和180V电压,与正常时对比,倍压输出电压下降1/2以下,且次级交流电压E只有正常时的1/6.但在输入22.5V交流电压时,正常时与故障时比较,倍压输出相差很小,次级交流电压不受影响.另外从整机电流情况对比,正常时与故障时电流变化不大.显然二极管D1在这样小的电流下工作,就不致于完全击穿损坏.

　　由上述实验分析证明:二极管D1只有在反向峰值电压大于60V时.才能呈现反向电阻值减小,造成故障.而普通万用表的高阻挡.其内装电池一般只有t5V、22V等,故二极管从电路上取下来.用万用表测量反向电阻值为无穷大.

　　结论:从上述故障的产生、检修、分析和实验等情况剖析,可以得出以下结论:

　　1、在倍压整流电路中,反向饱和电流IR和反向击穿电压VR是二极管的两个重要参数.在选择、更换二极管时,要选用最高反向峰值电压VRM在600V以上,反向漏电流IR在100μA以下的管子.

　　2、在满调指针在1/2刻度检测时,应先断开倍压整流电路,测量变压器次级输出电压与正常时是否相同,以免误判.

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