[发明专利]串联二极管电路

说明书

本申请提供了一种串联二极管电路。该串联二极管电路包括：第一PCB板、多个二极管，多个二极管设置在第一PCB板上，且多个二极管通过敷设在第一PCB板上的多条第一走线依次串联连接；其中，串联二极管电路还包括：与多条第一走线非同层敷设的多条第二走线，其中，多条第二走线用于生成寄生电容，以对串联二极管电路进行均压补偿。通过本发明，解决了相关技术中的串联二极管电路的补偿电容选型困难的问题，降低了串联二极管电路的补偿电容的选型难度。

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种具有均压功能的串联二极管电路。

背景技术

二极管是诸多高压发生电路中的基本元件之一，受限于制造工艺，单个二极管的耐压不能做的过高，因此在实际应用中，为了产生更高的电压，往往采用多个二极管串联的方式，但是由于寄生电容的存在，会造成串联二极管不均压的现象。如图1所示，C_p1、C_p2…C_pn是二极管各个节点对地的寄生电容，以D₂为例，流过D₂的电荷为q₂＝q₁+q_Cp＝v₁C_D+v₁C_p1，其中v₁是D₁两端电压，C_D是二极管的节电容，可以看到，由于寄生电容C_p1的影响，导致流过D₂的电荷更多，这就造成D₂两端的电压大于D₁，依此类推，即越靠近交流输入端，二极管上电压越大，这种现象在高频情况下更为明显。

二极管的电压分布不均，一是会导致串联二极管的数量受限，二极管串联数量越多，不均压现象越严重，串联在交流输入端的二极管首先被击穿，电压等级无法继续提升；二是由于电压分布不均会导致热分布不均，影响产品长期运行的可靠性；三是由于频率提升会导致电压不均的现象加重，在通过提升频率实现产品小型化、轻量化的过程中，该问题可能会成为制约频率提升的瓶颈。

目前通常采用电容补偿的方法来均衡电压，如图2a和图2b所示，其中将二极管简化为节电容C_D。电容补偿又可以细分为两种补偿方式：

第一种补偿方式是对每个节点的电容补偿，即分别在交流输入端和二极管节点之间加补偿电容，如图2a所示。假设每个节点对地的寄生电容均为C_p，则补偿电容的大小为：

其中，m∈[1，n-1] (1)

第二种补偿方式是对每个二极管的电容补偿，即在每个二极管两端并联补偿电容，其补偿电容的大小为：

其中，m∈[1，n] (2)

对于第一种补偿方式，首先，每个节点的电位不同，因此对补偿电容的耐压要求也不同，靠近地端的电容需要承受很高的电压，难以找到满足需求的电容。其次，在补偿电容选型上，电容过大或过小都会存在选型困难的问题，而寄生电容通常较小，由式(1)计算得到补偿电容的容值也较小，存在选型困难的问题。最后，补偿电容跨接在交流输入端和二极管节点之间，引线长，引线也会引入新的寄生电容，使得问题复杂化。

对于第二种补偿方式，虽然对电容的耐压要求不高，但是由式(2)可知，补偿电容的容值与串联二极管的数量呈近似二次方关系，一方面每个二极管的补偿电容容值差别大，另一方面串联二极管较多时，在靠近交流输入侧的补偿电容容值较大，也会存在电容型号多，选型困难的问题。

发明内容

基于此，本申请提供一种串联二极管电路，以至少解决相关技术中的串联二极管电路的补偿电容选型困难的问题。