Os diodos conectados em série compartilham a mesma tensão reversa?

Se eu colocar três diodos com classificação de 200 V baratos em uma fonte de 500 V em vez de um diodo caro, o sistema está garantido para funcionar corretamente?

Minha preocupação é a situação em que dois dos diodos compartilham 150 V e os 350 V restantes aparecem no outro diodo, trazendo à tona a fumaça do azevinho. Algo assim aconteceria?

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Não, a tensão não distribui igualmente.

A corrente de fuga reversa para diodos não é um parâmetro cuidadosamente controlado e pode variar substancialmente de unidade para unidade, mesmo do mesmo lote de fabricação. Quando colocados em série, os diodos com a menor corrente de fuga terão a maior tensão entre eles, o que fará com que falhem, o que, por sua vez, aplicará tensão excessiva nos diodos restantes, causando a falha também.

A solução usual é colocar um resistor de alto valor em paralelo com cada diodo. Selecione o valor do resistor para que a corrente através do resistor (quando os diodos são polarizados inversamente) seja cerca de 10 × a corrente de fuga de pior caso de qualquer diodo. Isso significa que a tensão reversa que aparece nos diodos não varia mais que 10%.

Observe que isso ainda significa que você precisa de alguma margem nas classificações de diodos. Por exemplo, para 600V de pico de tensão reversa, você deve usar quatro diodos de 200 V, não três.

Há outro fenômeno que também entra em jogo. Os diodos nem todos "desligam" na mesma velocidade ao passar da polarização direta para a inversa. Novamente, os "melhores" (mais rápidos) diodos falharão primeiro. A solução para isso é também colocar um capacitor, cerca de 10 a 100 nF, em paralelo com cada diodo. Isso limita o tempo de subida (dV / dt) da tensão reversa, permitindo que todos os diodos alternem antes que suba muito alto.

Além da solução mencionada pelo @DaveTweed, você pode considerar o uso de diodos Zener em paralelo com cada diodo da seguinte maneira:

Esse esquema funciona da seguinte maneira: se um dos diodos ficar alto devido à menor corrente de fuga - o Zener começará a quebrar e fornecerá mais corrente para os outros diodos, fazendo com que eles tomem mais voltagem do diodo mais fraco (= com o menor corrente de fuga). Como alternativa, você pode considerar isso, pois os diodos Zener não permitirão que a tensão suba mais que a tensão de ruptura do diodo Zener (que deve ser menor que a tensão de ruptura dos seus diodos). Mas o Zeners não funciona como um switch, então eu gosto da primeira explicação :)

Eu nunca tentei isso na realidade, mas está funcionando bem no LTSpice e não vejo nenhuma razão para isso falhar.

Essa solução será um pouco melhor que os resistores paralelos, porque os diodos Zeners fornecerão muito menos corrente de fuga. Mas é mais caro.

Apenas um problema com esta solução: você provavelmente não conseguirá encontrar diodos Zener para tensões acima de 200 Volts - provavelmente precisará usar vários diodos Zener em série para cada diodo, o que pode resultar em uma solução volumosa.