Как работи защитата на диодите
Обхватът на диодите не се ограничава до токоизправители. Всъщност тази област е много широка. Наред с други неща, диодите се използват за защитни цели. Например, за да се защитят електронните устройства, когато те са включени погрешно с неправилна полярност, да се предпазят входовете на различни вериги от претоварване, да се предотвратят повреди на полупроводникови превключватели от самоиндукционни ЕМП импулси, които възникват при изключване на индуктивни товари и т.н.
За да се защитят входовете на цифрови и аналогови микросхеми от пренапрежение, се използват вериги от два диода, които са свързани в обратна посока към силовите шини на микросхемата, а средната точка на диодната верига е свързана със защитения вход.
Ако към входа на веригата се приложи нормално напрежение, тогава диодите са в затворено състояние и нямат почти никакъв ефект върху работата на микросхемата и веригата като цяло.
Но веднага щом потенциалът на защитения вход надхвърли захранващото напрежение, един от диодите ще премине в проводящо състояние и ще манипулира този вход, като по този начин ще ограничи разрешения входен потенциал до стойността на захранващото напрежение плюс предния спад на напрежението през диода.
Подобни вериги понякога се включват незабавно в интегрирана микросхема на етапа на проектиране на неговия кристал или се поставят във верига по -късно, на етапа на разработване на възел, блок или цялото устройство. Защитни двудиодни сглобки също се произвеждат под формата на готови микроелектронни компоненти в три-терминални транзисторни кутии.
Ако диапазонът на защитното напрежение трябва да бъде разширен, тогава вместо да се свързват към шините с захранващи потенциали, диодите се свързват към точки с други потенциали, които ще осигурят необходимия разрешен обхват.
По дълги кабелни линии понякога се получават мощни смущения, например от гръмотевични разряди. За да се предпазят от тях, може да са необходими по -сложни схеми, съдържащи не само два диода, но и резистори, ограничители, кондензатори и варистори.
При изключване на индуктивен товар, например, релейна намотка, дросел, електромагнит, електродвигател или магнитен стартер, съгласно закона за електромагнитната индукция, възниква EMF импулс на самоиндукция.
Както знаете, ЕРС на самоиндукция предотвратява намаляването на тока чрез всяка индуктивност, опитвайки се по някакъв начин да поддържа тока през него непроменен. Но в момента, когато източникът на ток от намотката е изключен, магнитното поле на индуктивността трябва да разсее енергията си някъде, чиято стойност е
Така че, веднага след като индуктивността е изключена, тя сама се превръща в източник на напрежение и ток и в този момент на затворения ключ се появява напрежение, чиято стойност може да бъде опасна за ключа. При полупроводниковите ключове това е изпълнено с повреда на самия превключвател, тъй като енергията ще се разсейва бързо и с много висока мощност на превключвателя. За механичните превключватели последствията могат да бъдат искри и изгаряне на контактите.
Поради своята простота, диодната защита е много разпространена и ви позволява да защитите различни ключове, взаимодействащи с индуктивен товар.
За да се защити превключвателят с индуктивен товар, диодът е свързан паралелно с бобината в такава посока, че когато първоначално работният ток преминава през бобината, диодът ще бъде заключен. Но веднага щом токът в бобината се изключи, възниква ЕМП на самоиндукция, която има обратна полярност спрямо напрежението, приложено преди това към индуктивността.
Този ЕРС на самоиндукция отключва диода и сега токът, който в предишния момент е бил насочен през индуктивността, се движи през диода, а енергията на магнитното поле се разсейва върху диода или по веригата за гасене, в която тя е свързана. По този начин превключващият превключвател няма да бъде повреден от прекомерно напрежение, приложено към неговите електроди.
Когато защитната верига включва само един диод, напрежението в бобината ще бъде равно на предния спад на напрежението в диода, тоест в областта от 0,7 до 1,2 волта, в зависимост от величината на тока.
Но тъй като напрежението в диода в този случай е малко, токът ще падне бавно и за да се ускори изключването на товара, може да се наложи да се използва по -сложна защитна верига, която включва не само диод , но и последователно диод — ценеров диод, или диод с резистор или варистор — пълноценна верига за гасене.