Hoe diodebescherming werkt

Het bereik van diodes is niet beperkt tot gelijkrichters. In feite is dit gebied erg breed. Diodes worden onder andere gebruikt voor beschermende doeleinden. Bijvoorbeeld om elektronische apparaten te beschermen wanneer ze verkeerd worden ingeschakeld met de verkeerde polariteit, om de ingangen van verschillende circuits te beschermen tegen overbelasting, om schade aan halfgeleiderschakelaars te voorkomen door zelfopgewekte EMF-pulsen die optreden bij het uitschakelen van inductieve belastingen, enz. N.

Om de ingangen van digitale en analoge microschakelingen tegen overspanning te beschermen, worden circuits van twee diodes gebruikt, die in de tegenovergestelde richting van de stroomrails van de microschakeling zijn aangesloten, en het middelpunt van het diodecircuit is verbonden met de beveiligde ingang.

Als een normale spanning wordt aangelegd aan de ingang van het circuit, bevinden de diodes zich in een gesloten toestand en hebben ze bijna geen effect op de werking van de microschakeling en het circuit als geheel.

Maar zodra de potentiaal van de beschermde ingang de voedingsspanning overschrijdt, zal een van de diodes in de geleidende toestand gaan en deze ingang manipuleren, waardoor de toegestane ingangspotentiaal wordt beperkt tot de waarde van de voedingsspanning plus de doorlaatspanningsval over de diode.

Dergelijke schakelingen worden soms direct opgenomen in een geïntegreerde microschakeling in de ontwerpfase van het kristal of later in een schakeling geplaatst, in de ontwikkelingsfase van een knooppunt, blok of het hele apparaat. Beschermende twee-diode samenstellingen worden ook geproduceerd in de vorm van kant-en-klare micro-elektronische componenten in transistorkasten met drie klemmen.

Als het beschermingsspanningsbereik moet worden uitgebreid, worden de diodes in plaats van aangesloten op de bussen met voedingspotentialen, aangesloten op punten met andere potentialen die het vereiste toegestane bereik bieden.

Lange kabellijnen ervaren soms krachtige interferentie, bijvoorbeeld door blikseminslag. Om zich hiertegen te beschermen, kunnen complexere circuits nodig zijn die niet alleen twee diodes bevatten, maar ook weerstanden, begrenzers, condensatoren en varistoren.

Bij het uitschakelen van een inductieve belasting, bijvoorbeeld een relaisspoel, smoorspoel, elektromagneet, elektromotor of magnetische starter, treedt volgens de wet van elektromagnetische inductie een EMF-puls van zelfinductie op.

Zoals u weet, voorkomt de emf van zelfinductie dat de stroom door enige inductantie afneemt, in een poging de stroom erdoorheen op de een of andere manier ongewijzigd te houden. Maar op het moment dat de stroombron van de spoel wordt uitgeschakeld, moet het magnetische veld van de inductantie ergens zijn energie verdrijven, waarvan de waarde is

Dus zodra de inductantie is uitgeschakeld, wordt deze zelf een bron van spanning en stroom, en op dit moment verschijnt er een spanning op de gesloten schakelaar, waarvan de waarde gevaarlijk kan zijn voor de schakelaar. Met solid-state schakelaars is dit beladen met schade aan de schakelaar zelf, aangezien de energie snel en bij een zeer hoog schakelvermogen zal verdwijnen. Bij mechanische schakelaars kunnen de gevolgen vonken en verbranding van de contacten zijn.

Vanwege de eenvoud is diodebeveiliging heel gebruikelijk en kunt u verschillende schakelaars beschermen die interageren met een inductieve belasting.

Om de schakelaar te beschermen tegen een inductieve belasting, wordt de diode parallel aan de spoel geschakeld in een zodanige richting dat wanneer de bedrijfsstroom aanvankelijk door de spoel vloeit, de diode wordt vergrendeld. Maar zodra de stroom in de spoel wordt uitgeschakeld, treedt een EMF van zelfinductie op, die de tegenovergestelde polariteit heeft ten opzichte van de spanning die eerder op de inductantie werd toegepast.

Deze zelfinductie emf ontgrendelt de diode, en nu beweegt de stroom die eerder door de inductantie werd geleid door de diode, en de magnetische veldenergie wordt gedissipeerd op de diode of op het bluscircuit waarin het is aangesloten. Op deze manier wordt de tuimelschakelaar niet beschadigd door overmatige spanning op de elektroden.

Wanneer het beveiligingscircuit slechts één diode bevat, zal de spanning over de spoel gelijk zijn aan de voorwaartse spanningsval over de diode, dat wil zeggen in het gebied van 0,7 tot 1,2 volt, afhankelijk van de grootte van de stroom.

Maar aangezien de spanning in de diode in dit geval klein is, zal de stroom langzaam dalen en om het uitschakelen van de belasting te versnellen, kan het nodig zijn om een ​​complexer beveiligingscircuit te gebruiken, dat niet alleen een diode omvat, maar ook een zenerdiode in seriediode, of diode met weerstand of varistor — een compleet bluscircuit.