Jak działa ochrona diod
Asortyment diod nie ogranicza się do prostowników. W rzeczywistości ten obszar jest bardzo szeroki. Między innymi diody służą do celów ochronnych. Na przykład, aby chronić urządzenia elektroniczne, gdy są one włączane nieprawidłowo z niewłaściwą polaryzacją, aby chronić wejścia różnych obwodów przed przeciążeniem, aby zapobiec uszkodzeniu przełączników półprzewodnikowych przez samoindukowane impulsy EMF, które występują podczas wyłączania obciążeń indukcyjnych itp. N.
Aby zabezpieczyć wejścia mikroukładów cyfrowych i analogowych przed przepięciem, stosuje się obwody dwóch diod, które są połączone w kierunku przeciwnym do szyn zasilających mikroukładu, a środkowy punkt obwodu diody jest podłączony do chronionego wejścia.
Jeśli na wejście obwodu zostanie przyłożone normalne napięcie, diody są w stanie zamkniętym i prawie nie mają wpływu na działanie mikroukładu i obwodu jako całości.
Ale gdy tylko potencjał chronionego wejścia przekroczy napięcie zasilania, jedna z diod przejdzie w stan przewodzenia i manipuluje tym wejściem, ograniczając w ten sposób dozwolony potencjał wejściowy do wartości napięcia zasilania plus spadek napięcia przewodzenia na dioda.
Układy takie są niekiedy włączane do układu scalonego od razu na etapie projektowania jego kryształu lub umieszczane w układzie później, na etapie tworzenia węzła, bloku lub całego urządzenia. Zespoły ochronne dwudiodowe produkowane są również w postaci gotowych elementów mikroelektronicznych w trójkońcówkowych skrzynkach tranzystorowych.
W przypadku konieczności rozszerzenia zakresu napięć ochronnych, zamiast podłączania do szyn z potencjałami zasilającymi, diody podłącza się do punktów o innych potencjałach, które zapewnią wymagany dozwolony zakres.
Długie linie kablowe czasami doświadczają silnych zakłóceń, na przykład spowodowanych uderzeniem pioruna. Aby się przed nimi zabezpieczyć, mogą być potrzebne bardziej złożone obwody zawierające nie tylko dwie diody, ale także rezystory, ograniczniki, kondensatory i warystory.
Podczas wyłączania obciążenia indukcyjnego, na przykład cewki przekaźnika, dławika, elektromagnesu, silnika elektrycznego lub rozrusznika magnetycznego, zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej, pojawia się impuls EMF samoindukcji.
Jak wiesz, emf samoindukcji zapobiega zmniejszaniu się prądu przez jakąkolwiek indukcyjność, próbując w jakiś sposób utrzymać prąd przez niego niezmieniony. Jednak w momencie gdy źródło prądu z cewki zostanie wyłączone, pole magnetyczne indukcyjności musi gdzieś rozproszyć swoją energię, której wartość wynosi
Tak więc, gdy tylko indukcyjność zostanie wyłączona, sama staje się źródłem napięcia i prądu, aw tym momencie na zamkniętym przełączniku pojawia się napięcie, którego wartość może być niebezpieczna dla przełącznika. W przypadku przełączników półprzewodnikowych jest to obarczone uszkodzeniem samego przełącznika, ponieważ energia rozprasza się szybko i przy bardzo dużej mocy przełącznika. W przypadku przełączników mechanicznych konsekwencją mogą być iskry i spalenie styków.
Ze względu na swoją prostotę, zabezpieczenie diodowe jest bardzo powszechne i pozwala zabezpieczyć różne przełączniki współpracujące z obciążeniem indukcyjnym.
Aby zabezpieczyć przełącznik przy obciążeniu indukcyjnym, dioda jest połączona równolegle z cewką w takim kierunku, że przy początkowym przepływie prądu roboczego przez cewkę dioda zostanie zablokowana. Ale gdy tylko prąd w cewce zostanie wyłączony, pojawia się pole elektromagnetyczne samoindukcji, które ma przeciwną biegunowość do napięcia poprzednio przyłożonego do indukcyjności.
To samoindukcyjne emf odblokowuje diodę, a teraz prąd, który wcześniej był kierowany przez indukcyjność, przepływa przez diodę, a energia pola magnetycznego jest rozpraszana na diodzie lub na obwodzie gaszenia, w którym jest podłączona. W ten sposób przełącznik dźwigienkowy nie zostanie uszkodzony przez nadmierne napięcie przykładane do jego elektrod.
Gdy obwód zabezpieczający zawiera tylko jedną diodę, napięcie na cewce będzie równe spadkowi napięcia przewodzenia na diodzie, to znaczy w zakresie od 0,7 do 1,2 wolta, w zależności od wielkości prądu.
Ale ponieważ napięcie w diodzie w tym przypadku jest małe, prąd będzie spadał powoli, a aby przyspieszyć wyłączenie obciążenia, może być konieczne zastosowanie bardziej złożonego obwodu zabezpieczającego, który obejmuje nie tylko diodę, ale także dioda Zenera w diodzie szeregowej lub dioda z rezystorem lub warystorem — kompletny obwód gaszący.