Diode de protection (suppresseur): principe de fonctionnement, comment vérifier une diode TVS.
La diode de protection est l'invitée de notre revue des semi-conducteurs.
La puissance d'interférence qui affecte le niveau de tension dans l'appareil peut être différente. Pour résister aux impulsions à haute énergie, il est possible d'utiliser des déchargeurs à gaz et des thyristors de protection. Pour se protéger contre les effets de moyenne et faible puissance, les diodes de protection et les varistances sont plus adaptées.
Diode de protection, le plus souvent en silicium, peut être appelé :
- Suppresseur ;
- Limitation de la diode Zener ;
- Fusible à diodes ;
- Diode TVS ;
- Transila ;
- Limiteur de tension semi-conducteur (SOL), etc.
Souvent, le suppresseur devient l'un des composants de l'unité d'alimentation à découpage, car en cas de panne de l'unité, le suppresseur peut le protéger des surtensions. Initialement, la diode de protection a été créée comme une assurance contre les influences électriques atmosphériques sur les appareils.
Il existe plusieurs domaines d'application modernes des diodes Zener restrictives :
- Protection des instruments au sol contre les effets des phénomènes naturels (coups de foudre) ;
- Protection des aéronefs ;
- Assurance contre l'impact des impulsions de nature électrique en cas de panne d'alimentation.
Principes de fonctionnement
La diode de protection a une caractéristique VA spécifique non linéaire. Si la taille de l'amplitude de l'impulsion s'avère supérieure à celle autorisée, cela entraînera ce que l'on appelle une «clause d'avalanche». En d'autres termes, la taille de l'amplitude sera normalisée et tout excès sera supprimé du réseau via diode de protection.
Fig 1 Diode de protection - principe de fonctionnement d'un semi-conducteur
Le principe de fonctionnement de la diode TVS suppose que jusqu'au moment du danger, le fusible de la diode n'affecte en rien l'appareil lui-même et ses propriétés fonctionnelles. Ainsi, il convient de noter qu'un autre nom pour la diode de protection est révélé -
Il existe deux types de diodes Zener à serrage :
- Symétrique.
Diode de protection, bidirectionnelle, adaptée pour fonctionner dans des réseaux à courant alternatif.
- Asymétrique.
Applicable uniquement aux réseaux à courant continu, car ils ont un mode de fonctionnement unidirectionnel. La méthode de connexion d'une diode de protection déséquilibrée ne correspond pas à la norme. Son anode est connectée au bus négatif et la cathode - au positif. La position est conditionnellement inversée.
Le codage des diodes de protection liées au symétrique comprend les lettres " DE" ou " SA". Les fusibles à diode asymétriques ont une bande de couleur sur le côté de la borne de cathode.
Le boîtier de chaque diode de protection est également équipé d'un code de marquage qui affiche tous les paramètres significatifs sous une forme compressée.
Si le niveau de tension d'entrée au niveau de la diode augmente, la diode Zener réduira pendant une très courte période la résistance interne. L'intensité du courant à ce moment, au contraire, augmentera et le fusible sautera. Parce que ça marche diode de protection presque instantanément, l'intégrité du circuit principal n'est pas violée. En fait, une réponse rapide à la surtension est l'avantage le plus important Diode TVS.
Caractéristiques importantes des diodes de protection
- Uprob . (panne)
La valeur de tension à laquelle la diode s'ouvre et le potentiel se déplace vers le fil commun. Une autre désignation synonyme est VBR.
- Iarr .
Courant de fuite inverse maximal. Il a une petite valeur, mesurée en microampères, et la fonctionnalité de l'appareil n'en dépend pratiquement pas. Désignation supplémentaire - IR.
- Uobr .
La valeur est une indication de la tension inverse constante. VRWM.
- U limite imp.
La valeur la plus élevée pour la limite de tension d'impulsion. VCL, CV max.
- Ilim.max.
La valeur la plus élevée du courant d'impulsion de crête. Sinon, il s'agit d'un indicateur de la plus grande intensité de l'impulsion de courant sans danger pour la diode de protection. Pour les diodes Zener limitantes les plus efficaces, cette valeur peut être de plusieurs centaines d'ampères. IPP.
- Souteneur.
L'indicateur de la valeur la plus élevée de la puissance d'impulsion admissible. Malheureusement, ce paramètre dépend fortement de la durée de l'impulsion.
Fig 2 Caractéristiques VA de la diode de protection
Le niveau de puissance des diodes de protection n'est pas le même. Néanmoins, si le suppresseur ne dispose pas de suffisamment de données initiales sur ce paramètre, il peut être facilement combiné avec un ou plusieurs semi-conducteurs, ce qui affectera positivement le niveau de puissance global.
La diode TVS peut agir comme une diode Zener. Mais vous devez d'abord vérifier sa dissipation de puissance maximale et son courant dynamique à Imax. et Imin.
Vérification de la continuité de la diode de protection
Le contrôle de continuité de la diode de protection, ainsi que du redresseur (y compris la puissance), est effectué avec un multimètre (en option, vous pouvez utiliser un ohmmètre). Vous ne pouvez utiliser l'appareil à cette fin qu'en mode numérotation.
Fig 3 Vérification de la diode de protection
Lorsque le multimètre est prêt, il est nécessaire de le connecter avec des sondes aux fils du suppresseur (positif-rouge avec l'anode, négatif-noir avec la cathode). Lorsque cela est fait, le testeur affichera un nombre indiquant la tension de seuil du fusible à diode testé. Lors du changement de polarité de la connexion, une valeur de résistance infinie doit être affichée. Si c'est le cas, alors l'élément est correct.
Si une fuite est détectée lors du changement de pôles, on peut parler du dysfonctionnement de l'élément et de la nécessité de le remplacer. De même, vous pouvez vérifier la diode de protection d'un générateur de voiture.
Les principales qualités des diodes TVS
- Capacité à fonctionner de manière stable dans des conditions de tension inverse ;
- Les courants inverses doivent en fait être minimes afin de ne pas affecter la fonctionnalité de l'appareil dans son ensemble.
- Le taux de réponse à un impact critique rapide doit être maintenu aussi bas que possible.
- L'indicateur maximum possible en termes de dissipation de puissance.
Mais, par conséquent, il faut reconnaître que la réalisation d'une condition entraîne souvent la violation d'une autre.
De plus, la diode TVS, en principe, ne peut pas être classée comme un limiteur de protection idéal. Par exemple, diodes de protection anti-parasites en position "off" peut être caractérisée par des courants inverses suffisamment importants. De plus, la netteté lors du changement de mode provoque la désapprobation. Le plus gros problème est qu'en mode de limitation, le niveau de tension est directement proportionnel à l'intensité du courant.
Il faut rappeler que toutes les caractéristiques de la diode données par le fabricant ne le sont que dans des conditions de température spécifiques. À des températures plus élevées, la puissance de crête et les courants admissibles diminueront.
Cependant, malgré ces défauts, les fusibles à diodes s'avèrent toujours meilleurs que les appareils, appareils et éléments ayant un objectif similaire. .
Domaines d'application des diodes de protection
Il existe plusieurs domaines dans lesquels le suppresseur peut être utilisé :
- Electronique de puissance (alimentation DC, driver moteur, onduleur, etc.) ;
- Télécommunications ;
- Circuits de commande (sécurité des entrées et des sorties de l'amplificateur opérationnel, des grilles des transistors, des lignes d'entrée et de sortie, etc.) ;
- Interface numérique.
Comment choisir la bonne diode de protection ?
L'application des règles suivantes aidera à éviter les problèmes liés à l'achat d'une diode de protection. Afin de ne pas vous tromper dans le choix, vous devez :
- Décidez du type de tension (sera-t-elle variable ou constante ?) ;
- TVS devra être unidirectionnel ou bidirectionnel ;
- Découvrez quel est le niveau de la tension nominale sur la ligne qui devra être protégée ;
- Renseignez-vous sur la valeur maximale de Ilimit. et Ulim.max. dans des conditions de charge ;
- Identifier les limites de température supérieure et inférieure auxquelles l'appareil fonctionnera ;
- Décidez comment l'élément sera monté (surface/trous traversants) ;
- Sur la base de toutes les données identifiées, il est nécessaire de déterminer la série appropriée et l'option de diode optimale.
De plus, vous devez considérer :
- Quelle est la tension inverse de la diode (elle doit dépasser la tension nominale du circuit, si ce moment n'est pas pris en compte, la diode «s'allumera» même sans raison);
- Niveau Ulim. doit être inférieur à Umax. sur la ligne à protéger ;
- Que même si la diode est choisie en fonction de tous les besoins, son fonctionnement reste à vérifier sur toute la plage de température requise ;
- Assurez-vous que les dimensions de la diode et les autres nuances permettent son installation adéquate.