Cross-Reference-Suche für Gleichrichter

Müssen Hardware-Entwickler aus Kostengründen oder aufgrund von Anpassungen in der Supply Chain eine Änderung vornehmen und neue Gleichrichter suchen, werden sie mit Problemen konfrontiert, die sich nicht nur durch einen Vergleich der Datenblätter lösen lassen.

Gerne verwenden Hardware-Entwickler alte Schaltkreise mit Gleichrichtern und den Herstellern weiter, denen sie vertrauen – zumal es in diesem Bereich nicht viele technologische Fortschritte gibt. Müssen Änderungen vorgenommen werden, erfolgt meist eine Google-Suche und der Vergleich von Datenblättern. Allerdings ist in vielen Fällen auch ein Test der Bauteile notwendig.

Durch ein besseres Verständnis der Herstellungsprozesse, Datenblätter und Technologien lassen sich Prüfungen fokussierter durchführen und Produktionsausfälle vermeiden. Auch Testprogramme und Statistiken sind hier zu berücksichtigen.

Denn: Gleichrichter sind wichtige Bauteile für Hersteller von Power-Management-Systemen und gehören zu den heißesten Komponenten auf der Leiterplatte. Außerdem bestimmen sie den Wirkungsgrad und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und sind vielen Temperaturzyklen sowie hohen Spannungen ausgesetzt.

Zu den Standard-Gleichrichtern zählen Bauteile wie die S1 in einem SMA-Gehäuse oder die 1N4007 in einem DO41-Gehäuse. Zum Einsatz kommen sie meist als 50/60Hz AC/DC-Gleichrichter oder als Verpolschutz.

Ein Gleichrichterdatenblatt enthält nur zwei absolute Maximalwerte, die verglichen werden können: den Stoßstrom I_fsm und die Durchbruchspannung V_min. Eine Überschreitung dieser Werte kann zu schwerwiegenden Ausfällen führen.

► Da die Durchbruchspannung bereits umfassend in der Produktion getestet wird, können Hardware-Entwickler diesen Parameter als gesetzt annehmen. Probleme bei der Cross-Reference-Suche können entstehen, wenn die Verteilung der V_rrm nicht berücksichtigt wird.

Die meisten Standard-Gleichrichter haben viele verschiedene Bauteilenamen und reichen von 100 bis 1000 V, können jedoch nur eine oder zwei Siliziumwafer-Quellen haben. Diese weisen ggf. eine große Streuung in der Verteilung der Durchbruchspannung auf. Da Hersteller unterschiedliche Testrichtlinien, Schutzbereiche und Verteilungen von Durchbruchspannungen festlegen können, führt dies mitunter zu Überraschungen.

► Beim Bau von Prototypen oder beim Stichproben-Test im Labor werden nur ein paar Bauteile aus einer großen Menge betrachtet. Weicht das Design hier nur geringfügig von den Spezifikationen des Datenblattes ab, treten die Probleme erst beim Lieferantenwechsel auf.

Ist nur eine Waferquelle vorhanden, sind die elektrischen Eigenschaften in Vorwärtsrichtung für alle Spannungen gleich. Diese Informationen können bei Problemen in der Lieferkette hilfreich sein.

Entscheidend bei der Suche ist zudem der Vergleich von Parametern wie dem Ifsm-Stoßstrom, der durch die Bauteilkonstruktion vorgegeben wird, der maximalen Sperrschichttemperatur Tj, die auf drei verschiedene Arten interpretiert und verwendet werden kann, und einigem mehr.

Bei einem konservativen Design und einem guten Derating sollte es einfach sein, Standard-Gleichrichter zu vergleichen und bei Bedarf den Hersteller zu wechseln. Ist das Design marginal, müssen umfangreiche Tests durchgeführt werden.
Ein Beispiel für eine konservative Gestaltung des Schaltkreises wäre die Begrenzung der Leiterplattentemperatur auf 90°C/95°C, ein Derating von mindestens 20 % der Durchbruchspannung und ein Spitzenstoßstrom unter dem 10/8,3ms-Wert des Datenblattes.

Zum Thema ''Cross-Reference-Suche für Gleichrichter" hat der Spezialist Taiwan Semiconductor ein umfangreiches Whitepaper erstellt, das die allgemeinen Grundlagen beleuchtet, die für den Vergleich und die Auswahl alternativer Gleichrichter wichtig sind. Zudem behandelt er darin die spezifische Herangehensweise bei Brückengleichrichtern, Fast Recovery und Fast Efficient Rectifiers, Schottky-Dioden, TVS-Dioden, Kleinsignalprodukten und Zener-Dioden.

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