Kā darbojas diožu aizsardzība
Diožu klāsts neaprobežojas tikai ar taisngriežiem. Patiesībā šī joma ir ļoti plaša. Cita starpā diodes tiek izmantotas aizsardzības nolūkos. Piemēram, lai aizsargātu elektroniskās ierīces, ja tās ir nepareizi ieslēgtas ar nepareizu polaritāti, lai aizsargātu dažādu ķēžu ievades no pārslodzes, lai novērstu pusvadītāju slēdžu bojājumus no pašu izraisītiem EML impulsiem, kas rodas, izslēdzot induktīvās slodzes utt. n.
Lai aizsargātu digitālo un analogo mikroshēmu ieejas no pārsprieguma, tiek izmantotas divu diožu ķēdes, kuras ir savienotas pretējā virzienā ar mikroshēmas barošanas sliedēm, un diodes ķēdes viduspunkts ir savienots ar aizsargāto ieeju.
Ja ķēdes ieejai tiek pielikts normāls spriegums, tad diodes ir slēgtā stāvoklī un gandrīz neietekmē mikroshēmas un ķēdes darbību kopumā.
Bet, tiklīdz aizsargātās ieejas potenciāls pārsniedz barošanas spriegumu, viena no diodēm pāries vadošā stāvoklī un manipulēs ar šo ieeju, tādējādi ierobežojot atļauto ieejas potenciālu līdz barošanas sprieguma vērtībai plus tiešā sprieguma kritums pāri diode.
Šādas shēmas dažreiz tiek uzreiz iekļautas integrētā mikroshēmā tā kristāla projektēšanas stadijā vai ievietotas ķēdē vēlāk, mezgla, bloka vai visas ierīces izstrādes stadijā. Aizsardzības divu diožu komplekti tiek ražoti arī gatavu mikroelektronikas komponentu veidā trīs spaiļu tranzistoru kastēs.
Ja aizsardzības sprieguma diapazons ir jāpaplašina, tad diodes tā vietā, lai pievienotu kopnēm ar barošanas potenciāliem, tiek savienotas ar punktiem ar citiem potenciāliem, kas nodrošinās nepieciešamo atļauto diapazonu.
Garās kabeļu līnijas dažkārt piedzīvo spēcīgus traucējumus, piemēram, no zibens spērieniem. Lai aizsargātu pret tiem, var būt nepieciešamas sarežģītākas shēmas, kas satur ne tikai divas diodes, bet arī rezistorus, ierobežotājus, kondensatorus un varistorus.
Izslēdzot induktīvās slodzes, piemēram, releja spoli, droseles, elektromagnētu, elektromotoru vai magnētisko starteri, saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas likumu rodas EML pašindukcijas impulss.
Kā jūs zināt, pašindukcijas emf neļauj strāvai samazināties caur jebkuru induktivitāti, cenšoties kaut kā saglabāt strāvu caur to nemainīgu. Bet tajā brīdī, kad tiek izslēgts strāvas avots no spoles, induktivitātes magnētiskajam laukam kaut kur ir jāizkliedē sava enerģija, kuras vērtība ir
Tātad, tiklīdz induktivitāte tiek izslēgta, tā pati kļūst par sprieguma un strāvas avotu, un šajā brīdī uz slēgtā slēdža parādās spriegums, kura vērtība var būt bīstama slēdzim. Izmantojot cietvielu slēdžus, tas ir pilns ar paša slēdža bojājumiem, jo enerģija ātri izkliedēsies ar ļoti lielu slēdža jaudu. Mehāniskajiem slēdžiem sekas var būt dzirksteles un kontaktu dedzināšana.
Vienkāršības dēļ diožu aizsardzība ir ļoti izplatīta un ļauj aizsargāt dažādus slēdžus, kas mijiedarbojas ar induktīvo slodzi.
Lai aizsargātu slēdzi ar induktīvo slodzi, diode ir savienota paralēli spolei tādā virzienā, ka, kad darba strāva sākotnēji plūst caur spoli, diode tiek bloķēta. Bet, tiklīdz strāva spolē tiek izslēgta, rodas pašindukcijas EML, kam ir pretēja polaritāte spriegumam, kas iepriekš tika pielikts induktivitātei.
Šis pašinduktivitātes emf atbloķē diodi, un tagad strāva, kas iepriekš tika virzīta caur induktivitāti, pārvietojas pa diodi, un magnētiskā lauka enerģija tiek izkliedēta uz diodes vai dzesēšanas ķēdes, kurā tā ir pievienota. Tādā veidā pārslēgšanas slēdzi nesabojās pārmērīgs spriegums, kas tiek pievadīts tā elektrodiem.
Ja aizsardzības ķēdē ir tikai viena diode, spriegums pāri spolei būs vienāds ar tiešā sprieguma kritumu pāri diodei, tas ir, 0,7–1,2 voltu apgabalā atkarībā no strāvas stipruma.
Bet, tā kā spriegums diodē šajā gadījumā ir mazs, strāva samazināsies lēni, un, lai paātrinātu slodzes izslēgšanu, var būt nepieciešams izmantot sarežģītāku aizsardzības ķēdi, kurā ietilpst ne tikai diode, bet arī Zener diode sērijveidā vai diode ar rezistoru vai varistoru - pilnīga dzēšanas ķēde.