Com funciona la protecció de díodes

La gamma de díodes no es limita als rectificadors. De fet, aquesta zona és molt àmplia. Entre altres coses, els díodes s'utilitzen amb finalitats de protecció. Per exemple, per protegir els dispositius electrònics quan s'encenen incorrectament amb la polaritat incorrecta, per protegir les entrades de diversos circuits de sobrecàrregues, per evitar danys als interruptors de semiconductors per polsos EMF autoinduïts que es produeixen en apagar càrregues inductives, etc. n.

Per protegir les entrades dels microcircuits digitals i analògics de la sobretensió, s'utilitzen circuits de dos díodes connectats en sentit contrari als carrils d'alimentació del microcircuit, i el punt mitjà del circuit del díode està connectat a l'entrada protegida.

Si s'aplica una tensió normal a l'entrada del circuit, els díodes es troben en estat tancat i gairebé no tenen cap efecte en el funcionament del microcircuit i del circuit en conjunt.

Però tan bon punt el potencial de l'entrada protegida superi la tensió d'alimentació, un dels díodes passarà a l'estat conductor i manipularà aquesta entrada, limitant així el potencial d'entrada permès al valor de la tensió d'alimentació més la caiguda de tensió directa a través del díode.

Aquests circuits de vegades s'inclouen immediatament en un microcircuit integrat en l'etapa de disseny del seu cristall o es col·loquen en un circuit posteriorment, en l'etapa de desenvolupament d'un node, bloc o tot el dispositiu. Els conjunts protectors de dos díodes també es produeixen en forma de components microelectrònics preparats en caixes de transistors de tres terminals.

Si s'ha d'ampliar el rang de tensió de protecció, en comptes de connectar-se als busos amb potencials d'alimentació, els díodes es connecten a punts amb altres potencials que proporcionaran el rang permès requerit.

Les línies de cable llargues de vegades experimenten interferències potents, per exemple, per cops de llamps. Per protegir-los, poden ser necessaris circuits més complexos que continguin no només dos díodes, sinó també resistències, limitadors, condensadors i varistors.

Quan s'apaga una càrrega inductiva, per exemple, una bobina de relé, estrangulador, electroimant, motor elèctric o arrencador magnètic, d'acord amb la llei d'inducció electromagnètica, es produeix un pols d'autoinducció EMF.

Com sabeu, la fem de l'autoinducció evita que el corrent disminueixi a través de qualsevol inductància, intentant d'alguna manera mantenir el corrent a través d'ella sense canvis. Però en el moment en què s'apaga la font de corrent de la bobina, el camp magnètic de la inductància ha de dissipar la seva energia en algun lloc, el valor de la qual és

Així, tan aviat com s'apaga la inductància, es converteix en una font de tensió i corrent, i en aquest moment apareix una tensió a l'interruptor tancat, el valor del qual pot ser perillós per a l'interruptor. Amb els interruptors d'estat sòlid, això està ple de danys al mateix interruptor, ja que l'energia es dissiparà ràpidament i amb una potència de commutació molt alta. Per als interruptors mecànics, les conseqüències poden ser espurnes i cremades dels contactes.

A causa de la seva senzillesa, la protecció de díodes és molt habitual i permet protegir diversos interruptors que interactuen amb una càrrega inductiva.

Per protegir l'interruptor amb una càrrega inductiva, el díode es connecta en paral·lel amb la bobina en una direcció tal que quan el corrent de funcionament flueix inicialment per la bobina, el díode es bloquejarà. Però tan bon punt s'apaga el corrent de la bobina, es produeix un EMF d'autoinducció, que té la polaritat oposada a la tensió aplicada anteriorment a la inductància.

Aquesta fem d'autoinductància desbloqueja el díode, i ara el corrent que abans es dirigia a través de la inductància es mou a través del díode, i l'energia del camp magnètic es dissipa al díode o al circuit d'extinció al qual està connectat. D'aquesta manera, l'interruptor de palanca no es veurà danyat per una tensió excessiva aplicada als seus elèctrodes.

Quan el circuit de protecció només inclou un díode, la tensió a través de la bobina serà igual a la caiguda de tensió directa a través del díode, és a dir, en la regió de 0,7 a 1,2 volts, depenent de la magnitud del corrent.

Però com que la tensió del díode en aquest cas és petita, el corrent caurà lentament i, per accelerar l'aturada de la càrrega, pot ser necessari utilitzar un circuit de protecció més complex, que inclou no només un díode, però també un díode zener en sèrie, o un díode amb resistència o varistor, un circuit complet d'extinció.