TRR: Vloga diod v zaščiti tokokroga

Osnovne značilnosti diod
Je polprevodniška naprava z enosmerno prevodnostjo, ki prepušča tok samo od anode (pozitivne elektrode) do katode (negativne elektrode), v obratni smeri pa je skoraj neprevodna. Glede na materiale in strukturo jih lahko razdelimo na navadne diode, Schottky diode, Zener diode in diode za hitro obnovitev.

Navadna dioda
Uporablja se predvsem v usmerniških vezjih za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni. Imajo velik padec tlaka naprej in počasen čas obnovitve nazaj.

Schottky dioda
Ima nizek padec napetosti naprej in lastnosti hitrega povratnega okrevanja, primeren za visokofrekvenčne aplikacije in nizkonapetostna vezja.

Zener dioda
Lahko stabilizira napetost pod povratno prebojno napetostjo, zato se običajno uporablja v vezjih za stabilizacijo napetosti.

Dioda za hitro obnovitev
Ima krajši povratni čas obnovitve in je primeren za vezja, ki zahtevajo hitro preklapljanje.

Vloga diod v zaščiti tokokroga
Zaščita proti povratni povezavi
To je ena najpogostejših aplikacij diod v zaščiti tokokrogov. Pri elektronskih napravah lahko pride do okvare naprave, če je napajalni priključek obrnjen. S serijsko ali vzporedno povezavo diode na koncu vhoda električne energije lahko učinkovito prepreči poškodbe tokokroga, ki jih povzroči povratno napajanje.

Primer uporabe:
V polnilnem tokokrogu mobilnih telefonov je Schottkyjeva dioda običajno vzporedno povezana na priključku za napajanje. Ko je napajanje priključeno v pravilni smeri, dioda ne prevaja in vezje deluje normalno; Ko je napajalnik priključen v napačno smer, dioda prevaja in tvori zaščitno vezje kratkega stika, da prepreči poškodbe vezja zaradi povratnega napajanja.

Prenapetostna zaščita
To je zaščitni ukrep, ki preprečuje, da bi napetost v tokokrogu presegla načrtovano območje. Zener diode se običajno uporabljajo v takih aplikacijah. Zener diode vodijo pod povratno prebojno napetostjo, kar lahko omeji prekomerno napetost znotraj varnega območja in zaščiti naslednja vezja.

Primer uporabe:
V napajalnikih je za zaščito občutljivih elektronskih komponent Zener dioda običajno povezana vzporedno na izhodni strani. Ko izhodna napetost preseže prebojno napetost Zener diode, Zener dioda prevaja, preusmerja presežno napetost in ščiti nadaljnji tokokrog pred udarci visoke napetosti.

Pretokovna zaščita
To je zaščitni ukrep, ki preprečuje, da bi tok v tokokrogu presegel varno območje. Čeprav so varovalke in termistorji običajne komponente za zaščito pred prevelikim tokom, se diode lahko uporabljajo tudi za zaščito pred prevelikim tokom v nekaterih posebnih aplikacijah.

Primer uporabe:
V nekaterih visokofrekvenčnih preklopnih napajalnikih, da bi preprečili, da bi prehodni visoki tok, ki ga ustvarja induktivni element med preklapljanjem, poškodoval vezje, je dioda za hitro obnovitev pogosto povezana vzporedno na obeh koncih induktivnosti. Ko se ustvari prehodni visok tok, dioda prevaja, preusmerja tok in ščiti induktor in naslednja vezja.

Statična zaščita
ESD je pogosta nevarnost v elektronskih napravah, ki lahko povzroči trajno poškodbo občutljivih elektronskih komponent. Da bi preprečili, da bi statična elektrika poškodovala vezje, so vezju običajno dodane statične zaščitne diode.

Primer uporabe:
V računalniških vmesniških vezjih, kot sta vmesnika USB in HDMI, so za preprečitev vstopa statične elektrike v notranje vezje prek vmesnika diode za statično zaščito običajno povezane vzporedno na vmesniških vratih. Te diode imajo hitro odzivnost in nizko kapacitivnost, ki lahko učinkovito vodijo elektrostatične tokove na tla in ščitijo notranja vezja pred elektrostatičnimi motnjami.

Analiza konkretnega primera uporabe
Uporaba diod v solarnih pretvornikih
V solarnih razsmernikih imajo diode pomembno zaščitno vlogo. Solarni pretvorniki pretvarjajo enosmerni tok, ki ga ustvarjajo sončne celice, v izmenični tok za gospodinjstvo ali uporabo v omrežju. Da bi izboljšali zanesljivost in učinkovitost sistema, so v pretvorniku uporabljene različne diode za zaščito tokokroga.

Zaščita proti vzvratni vožnji:Izhodni terminal solarne plošče je običajno zaporedno povezan s Schottkyjevo diodo, da se prepreči obratno praznjenje plošče ponoči ali v oblačnih dneh.

Prenapetostna zaščita:V tokokrogih za regulacijo enosmerne napetosti se Zenerjeva dioda uporablja za vpenjanje napetosti, da se prepreči poškodba nadaljnjih tokokrogov zaradi previsoke napetosti.

Elektrostatična zaščita:V krmilnem vezju pretvornika so elektrostatične zaščitne diode uporabljene za zaščito mikrokrmilnika in drugih občutljivih komponent pred poškodbami zaradi elektrostatične razelektritve.

Uporaba diod v polnilnih postajah za električna vozila
Polnilnice za električna vozila so pomembna podporna oprema za električna vozila, pri čemer je še posebej pomembna njihova varnost in zanesljivost. Diode igrajo pomembno vlogo tudi pri zaščiti tokokroga polnilnih postaj.

Zaščita proti povratni povezavi:Na koncu napajalnega vhoda polnilne postaje se uporablja visokonapetostna Schottkyjeva dioda, ki preprečuje povratno napajanje in ščiti notranji tokokrog polnilne postaje.

Prenapetostna zaščita:V polnilnem modulu polnilne postaje se uporablja zenerjeva dioda za kleščenje napetosti, ki preprečuje, da bi prekomerna napetost povzročila poškodbe polnilnega modula in akumulatorskega sistema električnega vozila.

Zaščita pred statično elektriko:Na vmesnik za polnjenje namestite diode za zaščito pred statično elektriko, da preprečite motnje in poškodbe krmilnega tokokroga polnilne postaje, ki jih povzroči statična elektrika, ki jo ustvarijo uporabniki, ko priklapljajo in odklapljajo polnilno pištolo.

https://www.trrsemicon.com/diode/smd-diode/schottky-diode-bat54c.html