US1M یک دیود یکسوساز SMD برای مدارهایی است که علاوه بر تحمل ولتاژ بالا، به خاموش‌شدن سریع دیود نیز نیاز دارند. تحمل ولتاژ معکوس 1000V باعث شده بتوان از آن در بخش‌هایی از منابع تغذیه سوئیچینگ و مبدل‌هایی استفاده کرد که دیود در معرض ولتاژهای نسبتاً بالا قرار می‌گیرد.
برخلاف دیودهای یکسوساز معمولی که در فرکانس بالا ممکن است تلفات بیشتری ایجاد کنند، US1M زمان بازیابی معکوس کوتاهی دارد و برای Switching سریع مناسب‌تر است
مدل
US1M
نوع قطعه
Ultrafast Rectifier Diode
نوع دیود
یکسوساز فوق سریع
هر عدد
۲٬۲۵۰تومان
حداکثر ولتاژ معکوس تکرارشونده VRRM
1000V
حداکثر ولتاژ DC Blocking
1000V
حداکثر ولتاژ RMS
700V
جریان متوسط مستقیم IF(AV)
1A
جریان Surge لحظه‌ای IFSM
30A
افت ولتاژ مستقیم VF
حداکثر حدود 1.7V در 1A
Reverse Recovery Time
حداکثر حدود 75ns
جریان نشتی معکوس
حداکثر 10µA در 25°C طبق دیتاشیت Vishay
جریان نشتی در 100°C
حداکثر 50µA
ظرفیت پیوند Typical
حدود 10pF
نوع اتصال
Single Diode
محدوده دمای Junction
55- تا 150+°C
محدوده دمای Storage
55- تا 150+°C
مقاومت حرارتی Junction-to-Ambient
حداکثر حدود 75°C/W
مقاومت حرارتی Junction-to-Lead
حدود 27°C/W
پکیج
SMA / DO-214AC
نوع مونتاژ
SMD
قطبیت
نوار روی بدنه نشاندهنده Cathode
Marking مرجع Vishay
UM
معرفی دیود فوق سریع US1M
در یک دیود معمولی، وقتی جهت جریان تغییر می‌کند، دیود به‌صورت کاملاً آنی از حالت هدایت خارج نمی‌شود و برای مدت کوتاهی جریان معکوس عبور می‌کند. این رفتار که با Reverse Recovery Time مشخص می‌شود، در فرکانس‌های بالا می‌تواند باعث افزایش تلفات، گرم‌شدن قطعه و ایجاد نویز شود.
US1M برای کاهش همین مشکل طراحی شده است. زمان بازیابی معکوس آن در محدوده ده‌ها نانوثانیه است و به همین دلیل در بسیاری از مدارهای سوئیچینگ نسبت به دیودهای Rectifier معمولی عملکرد مناسب‌تری دارد.
نسخه US1M بالاترین ولتاژ این خانواده رایج است؛ در خانواده US1A تا US1M، ولتاژ از 50V شروع شده و در US1M به 1000V می‌رسد.
این قطعه چه کاری انجام می‌دهد؟
US1M اجازه می‌دهد جریان در جهت مستقیم عبور کند و در جهت معکوس آن را مسدود می‌کند، اما ویژگی مهم آن این است که هنگام تغییر سریع وضعیت مدار، نسبت به دیودهای یکسوساز کند سریع‌تر از حالت هدایت خارج می‌شود.
این ویژگی در منابع تغذیه سوئیچینگ، مبدل‌های DC-DC و مدارهای دارای سلف اهمیت دارد؛ زیرا دیود ممکن است در هر ثانیه هزاران بار بین حالت هدایت و قطع جابه‌جا شود. استفاده از یک دیود سریع می‌تواند تلفات سوئیچینگ و تنش روی سایر قطعات را کاهش دهد
نحوه راه‌اندازی
US1M قطعه پیچیده‌ای برای راه‌اندازی ندارد و مهم‌ترین موضوع، انتخاب صحیح جهت دیود و رعایت محدودیت جریان و ولتاژ است.
در مدار یکسوساز، آند و کاتد متناسب با جهت جریان موردنظر قرار می‌گیرند. اگر دیود در مسیر Freewheeling یک سلف یا ترانس استفاده شود، قطبیت آن باید به‌گونه‌ای باشد که در زمان خاموش‌شدن سوئیچ، مسیر مناسب برای جریان ذخیره‌شده در عنصر القایی ایجاد شود.
در طراحی PCB باید توجه شود که جریان 1A فقط یک عدد اسمی مستقل از شرایط حرارتی نیست. سطح مس PCB، دمای محیط و نحوه دفع حرارت روی مقدار جریان قابل‌استفاده واقعی اثر دارند. Vishay مقدار 1A را با شرایط حرارتی مشخص و دمای Lead برابر 110°C تعریف کرده است.
منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS): برای یکسوسازی فرکانس بالا.
مبدل‌های DC-DC: در بخش Rectifier و مسیرهای Freewheeling.
اینورترها: برای مسیرهای هرزگرد و حفاظت بخش‌های سوئیچینگ.
مدارهای Flyback: در بخش‌هایی که دیود سریع با تحمل ولتاژ بالا لازم است.
مدارهای Snubber و Clamp: در طراحی‌هایی که سرعت دیود اهمیت دارد.
تجهیزات الکترونیکی مصرفی: در منابع تغذیه و مدارهای قدرت.
تجهیزات مخابراتی: برای بخش‌های تغذیه Switching.
بردهای صنعتی: در مدارهایی که دیود 1A با تحمل ولتاژ بالا موردنیاز است.
مزایا
تحمل ولتاژ معکوس تا 1000V: مناسب مدارهایی با ولتاژ بالا.
زمان Recovery سریع: حدود 75ns برای کاهش تلفات در Switching.
جریان متوسط 1A: مناسب بسیاری از منابع تغذیه کم‌تا‌متوسط.
Surge Current بالا: تحمل پالس لحظه‌ای تا حدود 30A در شرایط دیتاشیت.
پکیج SMD کوچک: مناسب خطوط مونتاژ اتوماتیک.
Glass-Passivated Junction: برای پایداری و قابلیت اطمینان بهتر.
تلفات Switching پایین‌تر: نسبت به Rectifierهای کند در فرکانس بالا.
دامنه دمایی گسترده: Junction تا 150°C.
نسخه‌های RoHS و Automotive: بسته به سازنده و Ordering Code موجود هستند.
ولتاژ 1000V مربوط به حداکثر ولتاژ معکوس تکرارشونده است و به این معنا نیست که بهتر است مدار دائماً دقیقاً روی همین حد طراحی شود. در منابع تغذیه Switching، Spikeها و Overshootهای ناشی از Leakage Inductance باید نیز در نظر گرفته شوند و Margin مناسبی برای دیود وجود داشته باشد. جریان 30A نیز Surge غیرتکرارشونده برای یک پالس نیم‌سینوسی 8.3ms است و نباید به‌عنوان جریان کاری پیوسته در نظر گرفته شود. جریان متوسط نامی قطعه 1A است. همچنین نوار کاتد باید هنگام مونتاژ کنترل شود؛ نصب برعکس دیود در بخش قدرت می‌تواند باعث اتصال کوتاه، ازکارافتادن منبع تغذیه یا آسیب سایر قطعات شود.
سوالات متداول
آیا US1M می‌تواند جای دیود 1N4007 استفاده شود؟
در بعضی مدارها از نظر ولتاژ و جریان امکان‌پذیر است، اما جایگزینی مستقیم همیشه توصیه نمی‌شود. US1M یک Ultrafast Rectifier است و 1N4007 یک Rectifier نسبتاً کند؛ همچنین پکیج آن‌ها معمولاً متفاوت است. در منابع سوئیچینگ US1M معمولاً انتخاب مناسب‌تری است.
چرا US1M با وجود جریان فقط 1A می‌تواند پالس 30A را تحمل کند؟
مقدار 30A مربوط به یک Surge بسیار کوتاه و غیرتکرارشونده است و تراشه فقط برای مدت بسیار کوتاهی می‌تواند چنین جریانی را تحمل کند. این عدد نباید برای طراحی جریان دائمی استفاده شود.
آیا US1M برای یکسوسازی مستقیم برق شهر مناسب است؟
از نظر تحمل ولتاژ، 1000V Margin بالایی ایجاد می‌کند، اما انتخاب نهایی به جریان، فرکانس و توپولوژی مدار بستگی دارد. برای Bridge Rectifier معمول 50/60Hz ممکن است یک Rectifier استاندارد اقتصادی‌تر باشد؛ مزیت اصلی US1M در مدارهای Switching و فرکانس بالاتر است.
جمع‌بندی
US1M بیشتر برای جایی مناسب است که طراح باید بین تحمل ولتاژ بالا و سرعت Recovery مناسب تعادل ایجاد کند. مشخصات 1000V، 1A و زمان بازیابی حدود 75ns باعث شده این قطعه در منابع تغذیه و مبدل‌های سوئیچینگ گزینه رایجی باشد.
نکته مهم در استفاده حرفه‌ای از US1M این است که جریان، Surge و ولتاژهای درج‌شده در دیتاشیت با شرایط آزمون مشخص تعریف شده‌اند. انتخاب صحیح قطعه باید علاوه بر اعداد اسمی، شرایط حرارتی PCB، Spikeهای مدار و فرکانس سوئیچینگ را نیز در نظر بگیرد
