Jak funguje ochrana diod
Rozsah diod není omezen na usměrňovače. Ve skutečnosti je tato oblast velmi široká. Diody se mimo jiné používají k ochranným účelům. Například k ochraně elektronických zařízení při jejich nesprávném zapnutí se špatnou polaritou, k ochraně vstupů různých obvodů před přetížením, k zabránění poškození polovodičových spínačů samoindukovanými EMF impulsy, které vznikají při vypínání indukčních zátěží atd. n.
Pro ochranu vstupů digitálních a analogových mikroobvodů před přepětím se používají obvody dvou diod, které jsou zapojeny v opačném směru k napájecím kolejnicím mikroobvodu a střední bod obvodu diody je připojen k chráněnému vstupu.
Pokud je na vstup obvodu přivedeno normální napětí, pak jsou diody v uzavřeném stavu a nemají téměř žádný vliv na činnost mikroobvodu a obvodu jako celku.
Jakmile však potenciál chráněného vstupu překročí napájecí napětí, přejde jedna z diod do vodivého stavu a manipuluje s tímto vstupem, čímž omezí povolený vstupní potenciál na hodnotu napájecího napětí plus propustný pokles napětí na dioda.
Takové obvody jsou někdy zahrnuty okamžitě do integrovaného mikroobvodu ve fázi návrhu jeho krystalu nebo umístěny do obvodu později, ve fázi vývoje uzlu, bloku nebo celého zařízení. Ochranné dvoudiodové sestavy se vyrábějí i ve formě hotových mikroelektronických součástek v třísvorkových tranzistorových skříních.
Pokud je potřeba rozšířit rozsah ochranného napětí, tak se diody místo připojení na sběrnice s napájecími potenciály připojují k bodům s jinými potenciály, které zajistí požadovaný povolený rozsah.
Dlouhé kabelové vedení někdy trpí silným rušením, například úderem blesku. K ochraně proti nim mohou být potřeba složitější obvody obsahující nejen dvě diody, ale také odpory, omezovače, kondenzátory a varistory.
Při vypínání indukční zátěže, např. cívky relé, tlumivky, elektromagnetu, elektromotoru nebo magnetického spouštěče, podle zákona elektromagnetické indukce vzniká EMF puls samoindukce.
Jak víte, emf samoindukce zabraňuje poklesu proudu přes jakoukoli indukčnost a snaží se nějak udržet proud přes něj nezměněný. Ale v okamžiku, kdy se vypne zdroj proudu z cívky, musí magnetické pole indukčnosti někam rozptýlit svou energii, jejíž hodnota je
Jakmile se tedy indukčnost vypne, sama se stane zdrojem napětí a proudu a v tuto chvíli se na sepnutém spínači objeví napětí, jehož hodnota může být pro spínač nebezpečná. U polovodičových spínačů je to plné poškození samotného spínače, protože energie se rozptýlí rychle a při velmi vysokém výkonu spínače. U mechanických spínačů mohou být důsledky jiskry a spálení kontaktů.
Díky své jednoduchosti je diodová ochrana velmi běžná a umožňuje chránit různé spínače interagující s indukční zátěží.
Pro ochranu spínače s indukční zátěží je dioda zapojena paralelně s cívkou v takovém směru, že když cívkou zpočátku protéká pracovní proud, dioda se zablokuje. Jakmile se však proud v cívce vypne, dojde k samoindukci EMF, která má opačnou polaritu než napětí dříve aplikované na indukčnost.
Tato vlastní indukčnost emf odemkne diodu a nyní proud, který byl dříve směrován přes indukčnost, se pohybuje přes diodu a energie magnetického pole je rozptýlena na diodě nebo na zhášecím obvodu, ve kterém je zapojena. Tímto způsobem nebude páčkový spínač poškozen nadměrným napětím aplikovaným na jeho elektrody.
Když ochranný obvod obsahuje pouze jednu diodu, napětí na cívce se bude rovnat propustnému poklesu napětí na diodě, tj. v oblasti 0,7 až 1,2 voltu, v závislosti na velikosti proudu.
Ale protože napětí v diodě je v tomto případě malé, proud bude klesat pomalu a pro urychlení vypnutí zátěže může být nutné použít složitější ochranný obvod, který zahrnuje nejen diodu, ale také zenerova dioda v sérii dioda nebo dioda s rezistorem nebo varistorem - kompletní zhášecí obvod.