- принципи дії
- Значні характеристики захисних діодів
- Перевірка цілісності захисного діода
- Основні якості TVS-діодів
- Області застосування захисних діодів
- Як правильно підібрати захисний діод?
Захисний діод - гість нашого огляду напівпровідників.
Потужність перешкод, що впливають на рівень напруги в приладі, може бути різна. Для протистояння високоенергетичним імпульсам можливе застосування газових розрядників і захисних тиристорів. Щоб убезпечитися від середньо- і малопотужних впливів більше підійдуть захисні діоди і варистори.
Захисний діод, найбільш часто виконуваний з кремнію, може носити назву:
- супрессора;
- Обмежувального стабилитрона;
- Доданий запобіжник;
- TVS-діоди;
- Транс;
- Напівпровідникового обмежувача напруги (ПОН) і т.д.
Найчастіше супресор стає однією з складових частин імпульсного напруги блоку, оскільки в разі несправності блоку супресор може захистити його від перенапруги. Спочатку захисний діод був створений в якості страховки від атмосферних електричних впливів на прилади.
Існує кілька сфер сучасного застосування обмежувальних стабилитронов:
- Захист наземних приладів від впливу природних явищ (удари блискавок);
- Захист авіатехніки;
- Страховка від впливу імпульсів електричної природи при несправності живлячої блоку. [/ Google_font]
принципи дії
Захисний діод має специфічну ВА характеристикою, що відрізняється нелинейностью. За умови, що розмір амплітуди імпульсу виявиться більше допустимого, то це спричинить за собою так званий «лавинний пробій». Іншими словами, розмір амплітуди буде унормовано, а всі надлишки будуть виведені з мережі через захисний діод.
Рис 1 Захисний діод- принцип роботи напівпровідника
Принцип роботи TVS-діоди передбачає, що до моменту виникнення небезпеки доданий запобіжник жодним чином не впливає на сам прилад і його функціональні властивості. Таким чином, необхідно відзначити, що виявляється ще одна назва для захисного діода - лавинний діод.
Існує два типи обмежувальних стабилитронов:
- Симетричні.
Захисний діод, двонаправлений пристосований для роботи в мережах зі змінним струмом.
- Несиметричні.
Чи можливо застосувати тільки для мереж з постійним струмом, оскільки мають односпрямований робочий режим. Спосіб підключення несиметричного захисного діода не відповідає стандартному. Його анод з'єднується з мінусовою шиною, а катод - з плюсовою. Положення виходить умовно перевернутим.
Кодування захисних діодів, що відносяться до симетричним, включає в себе літери «С» або «СА«. У несиметричних діодних запобіжників є кольорова маркування у вигляді смуги на стороні катодного виводу.
Корпус кожного захисного діода також забезпечений маркувальним кодом, в стислому вигляді відображає всі значущі параметри.
Якщо вхідний рівень напруги у діода збільшиться, то стабілітрон протягом дуже короткого тимчасового відрізка зменшить показник внутрішнього опору. Сила струму в цей момент, навпаки, зросте, а запобіжник перегорить. Оскільки діє захисний діод практично моментально, цілісність основної схеми не порушується. На ділі, швидка реакція на надлишок напруги є найголовнішою перевагою TVS-діоди.
Значні характеристики захисних діодів
- Uпроб. (Пробою)
Значення напруги, при якому відбувається відкриття діода і уведение потенціалу до загального проводу. Додаткове синонимичное позначення - VBR.
Максимальний зворотний струм витоку. Має маленьке значення, що вимірюється в мікроамперах, і функціональність пристрою від нього практично не залежить. Додаткове позначення - IR.
Значення є показником постійного зворотного напруги. VRWM.
Найбільше значення по імпульсного напрузі обмеження. VCL, VCmax.
Найбільше значення пікового імпульсного струму. Інакше це показник найбільшої сили безпечного для захисного діода токового імпульсу. Для найбільш дієвих обмежувальних стабилитронов дане значення може становити сотні ампер. IPP.
Показник максимального значення допустимої імпульсної потужності. На жаль даний параметр вкрай залежний від тривалості імпульсу.
Рис 2 ВА характеристики захисного діода
Рівень потужності у захисних діодів неоднаковий. Проте, якщо вихідних даних за цим параметром у супрессора недостатньо, його спокійно можна скомбінувати ще з одним або декількома напівпровідниками, що позитивно позначиться на загальному рівні потужності.
TVS-діод може виконувати функцію стабілітрона. Але спочатку необхідно перевірити його максимально рассеиваемую потужність і динамічний струм при Imax. і Imin.
Перевірка цілісності захисного діода
Перевірка на цілісність захисного, як і випрямного (в тому числі силового), діода здійснюється мультиметром (як варіант, можна застосувати омметр). Використовувати прилад з цією метою можна тільки в режимі прозвонки.
Рис 3 Перевірка захисного діода
Коли мультиметр готовий, необхідно щупами з'єднати його з висновками супрессора (позитивний-червоний з анодом, негативний-чорний з катодом). Коли це буде зроблено, на дисплеї тестирующего пристрою висвітиться число позначає граничну напругу перевіряється діодного запобіжника. При зміні полярності підключення повинна висвітитися нескінченна величина опору. Якщо все так і вийшло, то елемент справний.
У разі виявлення витоку під час зміни полюсів, можна говорити про дисфункциональности елемента і необхідності його заміни. Аналогічно можна перевірити захисний діод автомобільного генератора.
Основні якості TVS-діодів
- Здатність стабільно функціонувати в умовах зворотної напруги;
- Зворотні струми повинні бути насправді мінімальні, щоб ніяк не впливати на функціональність приладу в цілому.
- Швидкість реакції на швидке критичний вплив має перебувати на мінімально можливому рівні.
- Максимально можливий показник за рівнем потужності, що розсіюється.
Але, як підсумок, необхідно визнати, що виконання однієї умови часто тягне за собою порушення іншого.
Крім цього, TVS-діод в принципі не можна віднести до числа ідеальних захисних обмежувачів. Так, наприклад, захисні діоди супресори в положенні «вимкнено» можна характеризувати досить великими зворотними струмами. Далі, викликає несхвалення різкість при зміні режимів. Найбільшою ж проблемою вважається те, що в граничному режимі рівень напруги знаходиться в прямій залежності від сили струму.
Необхідно пам'ятати, що всі надані виробником характеристики діода є такими тільки в конкретних температурних умовах. При більш високих температурах допустима пікова потужність і струми зменшаться.
Втім, незважаючи навіть на такі недоліки, діодні запобіжники все-таки виявляються краще приладів, пристроїв та елементів з аналогічним призначенням.
Області застосування захисних діодів
Існують кілька напрямків, в яких може застосовуватися супресор:
- Силова електроніка (джерело живлення з постійною напругою, драйвер електродвигуна, інвентор і т.д.);
- Телекомунікації;
- Схеми управління (збереження входів і виходів операційного підсилювача, транзисторних затворів, вхідних і вихідних ліній і т.д.);
- Цифровий інтерфейс.
Як правильно підібрати захисний діод?
Застосування таких правил допоможе уникнути проблем з купівлею захисного діода. Щоб не помилитися у виборі, необхідно:
- Визначитися з типом напруги (буде воно змінним або постійним?);
- TVS потрібно одно- або двонаправлений;
- Дізнатися який рівень номінальної напруги на лінії, яку треба буде захищати;
- Довідатися про максимальне значення Iогр. і Uогр.max. в умовах навантаження;
- Виявити верхню і нижню температурну кордон, при якій буде працювати прилад;
- Вирішити, яким чином буде монтуватися елемент (поверхнево / с допомогою отворів);
- З опорою на всі виявлені дані необхідно визначитися з відповідною серією і оптимальним варіантом діода.
Крім того, потрібно врахувати:
- Наскільки великим є зворотна напруга діода (воно повинно перевищувати номінальну напругу схеми, якщо даний момент не враховується, то діод буде «включатися» навіть не маючи на те причин);
- Рівень Uогр. зобов'язаний бути менше Umax. на лінії, яку потрібно захищати;
- Що навіть якщо діод обраний у відповідності з усіма потребами, його дія все одно потрібно перевірити в усьому необхідному температурному діапазоні;
- Упевнитися в тому, що розміри діода і інші нюанси дозволяють його адекватний монтаж.
Буде воно змінним або постійним?
