Πώς λειτουργεί η προστασία διόδου
Η γκάμα των διόδων δεν περιορίζεται σε ανορθωτές. Στην πραγματικότητα, αυτός ο τομέας είναι πολύ ευρύς. Μεταξύ άλλων, οι δίοδοι χρησιμοποιούνται για προστατευτικούς σκοπούς. Για παράδειγμα, για την προστασία των ηλεκτρονικών συσκευών όταν ενεργοποιούνται λανθασμένα με λάθος πολικότητα, για την προστασία των εισόδων διαφόρων κυκλωμάτων από υπερφόρτωση, για την αποφυγή ζημιών στους διακόπτες ημιαγωγών από αυτοεπαγόμενους παλμούς EMF που εμφανίζονται κατά την απενεργοποίηση επαγωγικών φορτίων κ.λπ. n.
Για την προστασία των εισόδων ψηφιακών και αναλογικών μικροκυκλωμάτων από υπέρταση, χρησιμοποιούνται κυκλώματα δύο διόδων, τα οποία συνδέονται προς την αντίθετη κατεύθυνση με τις ράγες ισχύος του μικροκυκλώματος και το μεσαίο σημείο του κυκλώματος διόδου συνδέεται στην προστατευμένη είσοδο.
Εάν εφαρμόζεται κανονική τάση στην είσοδο του κυκλώματος, τότε οι δίοδοι βρίσκονται σε κλειστή κατάσταση και δεν έχουν σχεδόν καμία επίδραση στη λειτουργία του μικροκυκλώματος και του κυκλώματος συνολικά.
Αλλά μόλις το δυναμικό της προστατευμένης εισόδου υπερβεί την τάση τροφοδοσίας, μία από τις δίοδους θα μεταβεί στην αγώγιμη κατάσταση και θα χειριστεί αυτήν την είσοδο, περιορίζοντας έτσι το επιτρεπόμενο δυναμικό εισόδου στην τιμή της τάσης τροφοδοσίας συν την πτώση τάσης προς τα εμπρός δίοδος.
Τέτοια κυκλώματα μερικές φορές περιλαμβάνονται αμέσως σε ένα ολοκληρωμένο μικροκύκλωμα στο στάδιο σχεδιασμού του κρυστάλλου του ή τοποθετούνται σε ένα κύκλωμα αργότερα, στο στάδιο ανάπτυξης ενός κόμβου, μπλοκ ή ολόκληρης της συσκευής. Τα προστατευτικά συγκροτήματα δύο διόδων παράγονται επίσης με τη μορφή έτοιμων μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων σε κουτιά τρανζίστορ τριών ακροδεκτών.
Εάν το εύρος της τάσης προστασίας πρέπει να επεκταθεί, τότε αντί να συνδέονται με τους διαύλους με δυναμικό τροφοδοσίας, οι δίοδοι συνδέονται σε σημεία με άλλα δυναμικά που θα παρέχουν το απαιτούμενο επιτρεπόμενο εύρος.
Οι μεγάλες καλωδιακές γραμμές παρουσιάζουν μερικές φορές ισχυρές παρεμβολές, για παράδειγμα από κεραυνούς. Για την προστασία από αυτά, μπορεί να χρειαστούν πιο πολύπλοκα κυκλώματα που περιέχουν όχι μόνο δύο διόδους, αλλά και αντιστάσεις, περιοριστές, πυκνωτές και βαρίστορ.
Κατά την απενεργοποίηση ενός επαγωγικού φορτίου, για παράδειγμα, πηνίου ρελέ, τσοκ, ηλεκτρομαγνήτη, ηλεκτροκινητήρα ή μαγνητικού εκκινητή, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, εμφανίζεται ένας παλμός αυτοεπαγωγής EMF.
Όπως γνωρίζετε, το emf της αυτοεπαγωγής εμποδίζει τη μείωση του ρεύματος μέσω οποιασδήποτε επαγωγής, προσπαθώντας να διατηρήσει με κάποιο τρόπο το ρεύμα μέσω αυτού αμετάβλητο. Αλλά τη στιγμή που η πηγή ρεύματος από το πηνίο είναι απενεργοποιημένη, το μαγνητικό πεδίο της αυτεπαγωγής πρέπει να διαλύσει την ενέργειά του κάπου, η τιμή του οποίου είναι
Έτσι, μόλις απενεργοποιηθεί η αυτεπαγωγή, η ίδια γίνεται πηγή τάσης και ρεύματος και αυτή τη στιγμή εμφανίζεται μια τάση στον κλειστό διακόπτη, η τιμή της οποίας μπορεί να είναι επικίνδυνη για τον διακόπτη. Με τους διακόπτες στερεάς κατάστασης, αυτό είναι γεμάτο με ζημιά στον ίδιο τον διακόπτη, καθώς η ενέργεια θα διαχέεται γρήγορα και με πολύ υψηλή ισχύ διακόπτη. Για μηχανικούς διακόπτες, οι συνέπειες μπορεί να είναι σπινθήρες και κάψιμο των επαφών.
Λόγω της απλότητάς της, η προστασία διόδου είναι πολύ κοινή και σας επιτρέπει να προστατεύετε διάφορους διακόπτες που αλληλεπιδρούν με ένα επαγωγικό φορτίο.
Για την προστασία του διακόπτη με επαγωγικό φορτίο, η δίοδος συνδέεται παράλληλα με το πηνίο σε τέτοια κατεύθυνση ώστε όταν το ρεύμα λειτουργίας αρχικά ρέει μέσα από το πηνίο, η δίοδος θα κλειδώνει. Αλλά μόλις απενεργοποιηθεί το ρεύμα στο πηνίο, εμφανίζεται ένα EMF αυτο-επαγωγής, το οποίο έχει την αντίθετη πολικότητα από την τάση που εφαρμόστηκε προηγουμένως στην αυτεπαγωγή.
Αυτό το emf αυτοεπαγωγής ξεκλειδώνει τη δίοδο και τώρα το ρεύμα που κατευθυνόταν προηγουμένως μέσω της επαγωγής κινείται μέσω της διόδου και η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου διαχέεται στη δίοδο ή στο κύκλωμα σβέσης στο οποίο είναι συνδεδεμένη. Με αυτόν τον τρόπο, ο διακόπτης εναλλαγής δεν θα καταστραφεί από την υπερβολική τάση που εφαρμόζεται στα ηλεκτρόδιά του.
Όταν το κύκλωμα προστασίας περιλαμβάνει μόνο μία δίοδο, η τάση στο πηνίο θα είναι ίση με την εμπρόσθια πτώση τάσης κατά μήκος της διόδου, δηλαδή στην περιοχή από 0,7 έως 1,2 βολτ, ανάλογα με το μέγεθος του ρεύματος.
Αλλά επειδή η τάση στη δίοδο σε αυτή την περίπτωση είναι μικρή, το ρεύμα θα πέσει αργά και για να επιταχυνθεί η διακοπή λειτουργίας του φορτίου, μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιηθεί ένα πιο περίπλοκο κύκλωμα προστασίας, το οποίο περιλαμβάνει όχι μόνο μια δίοδο, αλλά και μια δίοδο zener σε σειρά δίοδος ή δίοδος με αντίσταση ή βαρίστορ — ένα πλήρες κύκλωμα σβέσης.