Sådan fungerer diodebeskyttelse
Udvalget af dioder er ikke begrænset til ensrettere. Faktisk er dette område meget bredt. Blandt andet bruges dioder til beskyttelsesformål. For eksempel for at beskytte elektroniske enheder, når de tændes forkert med forkert polaritet, for at beskytte forskellige kredsløbs indgange mod overbelastning, for at forhindre skader på halvlederkontakter fra selvinducerede EMF-impulser, der opstår ved frakobling af induktive belastninger mv. n.
For at beskytte indgangene på digitale og analoge mikrokredsløb mod overspænding bruges kredsløb af to dioder, som er forbundet i modsat retning til mikrokredsløbets strømskinner, og midtpunktet af diodekredsløbet er forbundet med den beskyttede indgang.
Hvis en normal spænding påføres kredsløbets indgang, er dioderne i en lukket tilstand og har næsten ingen effekt på driften af mikrokredsløbet og kredsløbet som helhed.
Men så snart potentialet for den beskyttede indgang overstiger forsyningsspændingen, vil en af dioderne gå i ledende tilstand og manipulere denne indgang, hvilket begrænser det tilladte inputpotentiale til værdien af forsyningsspændingen plus fremadspændingsfaldet over diode.
Sådanne kredsløb er nogle gange inkluderet umiddelbart i et integreret mikrokredsløb på designstadiet af dets krystal eller placeret i et kredsløb senere, på udviklingsstadiet af en node, blok eller hele enheden. Beskyttende to-diodesamlinger fremstilles også i form af færdige mikroelektroniske komponenter i tre-terminal transistorbokse.
Hvis beskyttelsesspændingsområdet skal udvides, så er dioderne i stedet for at blive forbundet til busserne med forsyningspotentialer forbundet til punkter med andre potentialer, der vil give det nødvendige tilladte område.
Lange kabellinjer oplever nogle gange kraftig interferens, for eksempel fra lynnedslag. For at beskytte mod dem kan mere komplekse kredsløb indeholdende ikke kun to dioder, men også modstande, begrænsere, kondensatorer og varistorer være nødvendige.
Ved frakobling af en induktiv belastning, for eksempel en relæspole, choker, elektromagnet, elektrisk motor eller magnetisk starter, opstår der ifølge loven om elektromagnetisk induktion en EMF-impuls af selvinduktion.
Som du ved, forhindrer selvinduktionens emf strømmen i at falde gennem en hvilken som helst induktans og forsøger på en eller anden måde at holde strømmen igennem den uændret. Men i det øjeblik, hvor strømkilden fra spolen er slukket, skal induktansens magnetfelt sprede sin energi et sted, hvis værdi er
Så snart induktansen er slukket, bliver den selv en kilde til spænding og strøm, og i dette øjeblik vises en spænding på den lukkede kontakt, hvis værdi kan være farlig for kontakten. Med solid state switches er dette fyldt med skader på selve switchen, da energien vil spredes hurtigt og ved meget høj switch power. For mekaniske kontakter kan konsekvenserne være gnister og afbrænding af kontakterne.
På grund af sin enkelhed er diodebeskyttelse meget almindelig og giver dig mulighed for at beskytte forskellige kontakter, der interagerer med en induktiv belastning.
For at beskytte kontakten med en induktiv belastning er dioden forbundet parallelt med spolen i en sådan retning, at når driftsstrømmen i første omgang løber gennem spolen, vil dioden være låst. Men så snart strømmen i spolen er slukket, opstår der en EMF af selvinduktion, som har den modsatte polaritet til den spænding, der tidligere er påført induktansen.
Denne selvinduktans emf låser dioden op, og nu bevæger strømmen, der tidligere blev rettet gennem induktansen, sig gennem dioden, og magnetfeltenergien spredes på dioden eller på quench-kredsløbet, hvori den er tilsluttet. På denne måde vil vippekontakten ikke blive beskadiget af for høj spænding på dens elektroder.
Når beskyttelseskredsløbet kun omfatter en diode, vil spændingen over spolen være lig med det fremadgående spændingsfald over dioden, det vil sige i området 0,7 til 1,2 volt, afhængigt af strømmens størrelse.
Men da spændingen i dioden i dette tilfælde er lille, vil strømmen falde langsomt, og for at fremskynde nedlukningen af belastningen kan det være nødvendigt at bruge et mere komplekst beskyttelseskredsløb, som ikke kun inkluderer en diode, men også en zenerdiode i seriediode, eller diode med modstand eller varistor - et komplet quenching-kredsløb.