Diodo di protezione (soppressore): principio di funzionamento, come controllare un diodo TVS.

Il diodo di protezione è l'ospite della nostra recensione di semiconduttori.

La potenza dell'interferenza che influisce sul livello di tensione nel dispositivo può essere diversa. Per resistere agli impulsi ad alta energia, è possibile utilizzare scaricatori di gas e tiristori di protezione. Per la protezione da effetti di media e bassa potenza, sono più adatti diodi di protezione e varistori.

Diodo protettivo, il più delle volte di silicio, può essere chiamato:

soppressore;
Diodo Zener limitante;
fusibile a diodi;
diodo TVS;
Transila;
Limitatore di tensione a semiconduttore (SOL), ecc.

Spesso il soppressore diventa uno dei componenti dell'alimentatore switching, poiché in caso di guasto dell'unità, il soppressore può proteggerlo da sovratensioni. Inizialmente, il diodo di protezione è stato creato come assicurazione contro le influenze elettriche atmosferiche sui dispositivi.

Esistono diverse aree di applicazione moderna dei diodi zener restrittivi:

Protezione degli strumenti a terra dagli effetti dei fenomeni naturali (fulmini);
Protezione degli aeromobili;
Assicurazione contro l'impatto di impulsi di natura elettrica in caso di mancanza di alimentazione.

Principi di funzionamento

Il diodo di protezione ha una specifica caratteristica VA che non è lineare. A condizione che la dimensione dell'ampiezza dell'impulso risulti maggiore di quella consentita, ciò comporterà la cosiddetta "rottura da valanga". In altre parole, la dimensione dell'ampiezza verrà normalizzata e tutto l'eccesso verrà rimosso dalla rete diodo protettivo.

Fig 1 Diodo di protezione: il principio di funzionamento di un semiconduttore

Il principio di funzionamento del diodo TVS presuppone che fino al momento del pericolo il fusibile del diodo non influisca in alcun modo sul dispositivo stesso e sulle sue proprietà funzionali. Pertanto, va notato che viene rivelato un altro nome per il diodo protettivo:

Esistono due tipi di diodi zener di bloccaggio:

Simmetrico.

Diodo di protezione, bidirezionale, adatto per funzionare in reti con corrente alternata.

Asimmetrico.

Applicabile solo per reti in corrente continua, poiché hanno modalità di funzionamento unidirezionale. Il metodo di collegamento di un diodo di protezione sbilanciato non corrisponde allo standard. Il suo anodo è collegato al bus negativo e il catodo al positivo. La posizione è condizionatamente invertita.

La codifica dei diodi di protezione relativi ai simmetrici comprende le lettere " DA" o " SA". I fusibili a diodi sbilanciati hanno una striscia con codice colore sul lato del terminale del catodo.

L'alloggiamento di ciascun diodo di protezione è inoltre dotato di un codice di marcatura che visualizza tutti i parametri significativi in forma compressa.

Se il livello di tensione di ingresso sul diodo aumenta, il diodo zener per un periodo di tempo molto breve ridurrà la resistenza interna. La forza attuale in questo momento, al contrario, aumenterà e la miccia salterà. Perché funziona diodo protettivo quasi istantaneamente, l'integrità del circuito principale non viene violata. In effetti, una risposta rapida alla sovratensione è il vantaggio più importante Diodo TVS.

Caratteristiche significative dei diodi di protezione

Uprob . (guasto)

Il valore di tensione a cui il diodo si apre e porta il potenziale al filo comune. Un'ulteriore designazione sinonimo è VBR.

Iarr .

Massima corrente di dispersione inversa. Ha un piccolo valore, misurato in microampere, e la funzionalità del dispositivo praticamente non dipende da esso. Designazione aggiuntiva - IR.

Uobr .

Il valore è un'indicazione della tensione inversa costante. VRWM.

U limite imp.

Il valore più alto per il limite di tensione impulsiva. VCL, VC max.

Ilim.max.

Il valore più alto della corrente di impulso di picco. Altrimenti, questo è un indicatore della massima forza dell'impulso di corrente che è sicuro per il diodo di protezione. Per i diodi zener limitanti più efficienti, questo valore può essere di centinaia di ampere. IPP.

Magnaccia.

L'indicatore del valore più alto della potenza di impulso consentita. Sfortunatamente, questo parametro dipende fortemente dalla durata dell'impulso.

Fig 2 Caratteristiche del diodo di protezione VA

Il livello di potenza dei diodi di protezione non è lo stesso. Tuttavia, se il soppressore non dispone di dati iniziali sufficienti su questo parametro, può essere facilmente combinato con uno o più semiconduttori, il che influirà positivamente sul livello di potenza complessiva.

Il diodo TVS può fungere da diodo zener. Ma prima devi controllare la sua massima dissipazione di potenza e corrente dinamica a Imax. e Imin.

Verifica della continuità del diodo di protezione

Il controllo della continuità del diodo di protezione, oltre che del raddrizzatore (compresa l'alimentazione) viene effettuato con un multimetro (in opzione è possibile utilizzare un ohmmetro). È possibile utilizzare il dispositivo per questo scopo solo in modalità di composizione.

Fig 3 Controllo del diodo di protezione

Quando il multimetro è pronto, è necessario collegarlo con le sonde ai conduttori del soppressore (positivo-rosso con l'anodo, negativo-nero con il catodo). Al termine, il tester visualizzerà un numero che indica la tensione di soglia del fusibile del diodo da testare. Quando la polarità della connessione è invertita, dovrebbe essere visualizzato un valore di resistenza infinito. Se questo è il caso, l'elemento è corretto.

Se viene rilevata una perdita durante il cambio dei poli, possiamo parlare della disfunzione dell'elemento e della necessità di sostituirlo. Allo stesso modo, puoi controllare il diodo di protezione di un generatore per auto.

Le principali qualità dei diodi TVS

Capacità di funzionare stabilmente in condizioni di tensione inversa;
Le correnti inverse dovrebbero essere effettivamente minime per non pregiudicare la funzionalità del dispositivo nel suo insieme.
Il tasso di risposta a un rapido impatto critico dovrebbe essere il più basso possibile.
L'indicatore massimo possibile in termini di dissipazione di potenza.

Ma, di conseguenza, bisogna riconoscere che il soddisfacimento di una condizione comporta spesso la violazione di un'altra.

Inoltre, il diodo TVS, in linea di principio, non può essere classificato come un limitatore di protezione ideale. Per esempio, diodi di protezione soppressori nella posizione "off" può essere caratterizzato da correnti inverse sufficientemente grandi. Inoltre, la nitidezza quando si cambia modalità causa disapprovazione. Il problema più grande è che nella modalità di limitazione, il livello di tensione è direttamente proporzionale all'intensità della corrente.

Si ricorda che tutte le caratteristiche del diodo fornite dal costruttore sono tali solo in determinate condizioni di temperatura. A temperature più elevate, la potenza di picco e le correnti consentite diminuiranno.

Tuttavia, nonostante tali carenze, i fusibili a diodi risultano ancora migliori di dispositivi, dispositivi ed elementi con uno scopo simile. .

Campi di applicazione dei diodi di protezione

Esistono diverse aree in cui è possibile utilizzare il soppressore:

Elettronica di potenza (alimentazione DC, driver motore, inverter, ecc.);
telecomunicazioni;
Circuiti di controllo (sicurezza di ingressi e uscite dell'amplificatore operazionale, porte transistor, linee di ingresso e uscita, ecc.);
Interfaccia digitale.

Come scegliere il giusto diodo protettivo?

L'applicazione delle seguenti regole aiuterà a evitare problemi con l'acquisto di un diodo di protezione. Per non sbagliare nella scelta è necessario:

Decidi il tipo di tensione (sarà variabile o costante?);
I TVS dovranno essere unidirezionali o bidirezionali;
Scopri qual è il livello della tensione nominale sulla linea da proteggere;
Scopri il valore massimo di Ilimit. e Ulim.max. in condizioni di carico;
Identificare i limiti di temperatura superiore e inferiore a cui il dispositivo funzionerà;
Decidere come verrà montato l'elemento (superficie/fori passanti);
Sulla base di tutti i dati identificati, è necessario determinare la serie appropriata e l'opzione ottimale del diodo.

Inoltre, devi considerare:

Quanto è alta la tensione inversa del diodo (deve superare la tensione nominale del circuito, se questo momento non viene preso in considerazione, il diodo si "accenderà" anche senza motivo);
Livello Ulim. deve essere inferiore a Umax. sulla linea da proteggere;
Che anche se il diodo viene scelto in base a tutte le esigenze, il suo funzionamento deve comunque essere verificato su tutto il range di temperatura richiesto;
Assicurarsi che le dimensioni del diodo e altre sfumature ne consentano un'installazione adeguata.