Dioda ochronna (tłumik): zasada działania, jak sprawdzić diodę TVS.

Dioda ochronna jest gościem naszego przeglądu półprzewodników.

Moc zakłóceń wpływających na poziom napięcia w urządzeniu może być różna. Aby oprzeć się impulsom o wysokiej energii, można zastosować wyładowania gazowe i tyrystory ochronne. Do ochrony przed skutkami średniej i małej mocy bardziej odpowiednie są diody ochronne i warystory.

Dioda ochronna, najczęściej wykonany z krzemu, można nazwać:

  • Tłumik;
  • Ograniczająca dioda Zenera;
  • Bezpiecznik diodowy;
  • dioda TVS;
  • Transila;
  • Półprzewodnikowy ogranicznik napięcia (SOL) itp.

Często tłumik staje się jednym z elementów zasilacza impulsowego, ponieważ w przypadku awarii urządzenia, tłumik może chronić go przed przepięciem. Początkowo dioda ochronna została stworzona jako zabezpieczenie przed atmosferycznymi wpływami elektrycznymi na urządzenia.

Istnieje kilka obszarów współczesnego zastosowania restrykcyjnych diod Zenera:

  • Ochrona instrumentów naziemnych przed skutkami zjawisk naturalnych (uderzenia piorunów);
  • Ochrona samolotów;
  • Ubezpieczenie od wpływu impulsów o charakterze elektrycznym w przypadku awarii zasilania.

Zasady działania

Dioda ochronna ma specyficzną charakterystykę VA, która jest nieliniowa. Pod warunkiem, że wielkość amplitudy impulsu okaże się większa niż dopuszczalna, pociągnie to za sobą tak zwane „przebicie lawinowe”. Innymi słowy, wielkość amplitudy zostanie znormalizowana, a cały nadmiar zostanie usunięty z sieci poprzez dioda ochronna.

Ryc. 1 Dioda ochronna - zasada działania półprzewodnika

Zasada działania diody TVS zakłada, że ​​do momentu zagrożenia bezpiecznik diody w żaden sposób nie wpływa na samo urządzenie i jego właściwości użytkowe. Dlatego należy zauważyć, że ujawniono inną nazwę diody ochronnej -

Istnieją dwa rodzaje zaciskowych diod Zenera:

  • Symetryczny.

Dioda ochronna, dwukierunkowa, przystosowana do pracy w sieciach z prądem przemiennym.

  • Asymetryczny.

Dotyczy tylko sieci z prądem stałym, ponieważ mają jednokierunkowy tryb pracy. Sposób podłączenia niezrównoważonej diody ochronnej nie odpowiada standardowi. Jego anoda jest podłączona do ujemnej szyny, a katoda do dodatniej. Pozycja jest warunkowo odwrócona.

Kodowanie diod ochronnych związanych z symetrycznym zawiera litery " Z" lub " SA”. Niesymetryczne bezpieczniki diodowe mają kolorowy pasek z boku zacisku katody.

Obudowa każdej diody ochronnej wyposażona jest również w kod znakujący, który wyświetla wszystkie istotne parametry w skompresowanej formie.

Jeśli poziom napięcia wejściowego na diodzie wzrośnie, dioda Zenera przez bardzo krótki okres czasu zmniejszy rezystancję wewnętrzną. Przeciwnie, aktualna siła w tym momencie wzrośnie, a bezpiecznik się przepali. Ponieważ to działa dioda ochronna prawie natychmiast integralność obwodu głównego nie jest naruszona. W rzeczywistości najważniejszą zaletą jest szybka reakcja na przepięcia Dioda TVS.

Istotne cechy diod ochronnych

  • Uprob . (awaria)

Wartość napięcia, przy której dioda otwiera się i potencjał przechodzi do wspólnego przewodu. Dodatkowym synonimicznym oznaczeniem jest VBR.

  • Iarr .

Maksymalny prąd upływu wstecznego. Ma niewielką wartość, mierzoną w mikroamperach, a funkcjonalność urządzenia praktycznie od tego nie zależy. Dodatkowe oznaczenie - IR.

  • Uobr .

Wartość jest wskazaniem stałego napięcia wstecznego. VRWM.

  • Limit U imp.

Najwyższa wartość limitu napięcia impulsu. VCL, VC maks.

  • Ilim.maks.

Najwyższa wartość szczytowego prądu impulsu. W przeciwnym razie jest to wskaźnik największej siły impulsu prądowego, który jest bezpieczny dla diody ochronnej. W przypadku najbardziej wydajnych ograniczających diod Zenera wartość ta może wynosić setki amperów. IPP.

  • Sutener.

Wskaźnik najwyższej wartości dopuszczalnej mocy impulsu. Niestety ten parametr jest silnie zależny od czasu trwania impulsu.

Rys. 2 Charakterystyki VA diody ochronnej

Poziom mocy diod ochronnych nie jest taki sam. Niemniej jednak, jeśli tłumik nie ma wystarczającej ilości danych początkowych dotyczących tego parametru, można go łatwo połączyć z jednym lub kilkoma półprzewodnikami, co pozytywnie wpłynie na ogólny poziom mocy.

Dioda TVS może pełnić rolę diody Zenera. Ale najpierw musisz sprawdzić jego maksymalne rozpraszanie mocy i prąd dynamiczny przy Imax. i Imin.

Sprawdzenie ciągłości diody ochronnej

Kontrola ciągłości diody ochronnej, a także prostownika (w tym zasilania), odbywa się za pomocą multimetru (opcjonalnie można użyć omomierza). Możesz używać urządzenia do tego celu tylko w trybie wybierania numeru.

Rys. 3 Sprawdzenie diody zabezpieczającej

Gdy multimetr jest gotowy, należy podłączyć go sondami do przewodów tłumika (dodatni-czerwony z anodą, ujemny-czarny z katodą). Po wykonaniu tej czynności tester wyświetli liczbę wskazującą napięcie progowe testowanego bezpiecznika diody. Gdy polaryzacja połączenia jest odwrócona, powinna być wyświetlana nieskończona wartość rezystancji. Jeśli tak jest, to element jest poprawny.

Jeśli podczas wymiany biegunów zostanie wykryty wyciek, możemy mówić o dysfunkcji elementu i konieczności jego wymiany. Podobnie możesz sprawdzić diodę ochronną generatora samochodowego.

Główne cechy diod TVS

  • Zdolność do stabilnej pracy w warunkach napięcia wstecznego;
  • Prądy wsteczne powinny być w rzeczywistości minimalne, aby nie wpływać na funkcjonalność urządzenia jako całości.
  • Wskaźnik odpowiedzi na szybkie uderzenie krytyczne powinien być jak najniższy.
  • Maksymalny możliwy wskaźnik pod względem rozpraszania mocy.

Ale w rezultacie należy uznać, że spełnienie jednego warunku często pociąga za sobą naruszenie innego.

Ponadto diody TVS w zasadzie nie można zakwalifikować jako idealnego ogranicznika ochronnego. Na przykład, diody zabezpieczające tłumik, w pozycji „off” może charakteryzować się dostatecznie dużymi prądami wstecznymi. Co więcej, ostrość przy zmianie trybów powoduje dezaprobatę. Największym problemem jest to, że w trybie ograniczania poziom napięcia jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu.

Należy pamiętać, że wszystkie charakterystyki diody podane przez producenta są takie tylko w określonych warunkach temperaturowych. W wyższych temperaturach zmniejszy się dopuszczalna moc szczytowa i prądy.

Jednak pomimo takich niedociągnięć bezpieczniki diodowe wciąż okazują się lepsze od urządzeń, urządzeń i elementów o podobnym przeznaczeniu. .

Dziedziny zastosowania diod ochronnych

Istnieje kilka obszarów, w których można zastosować tłumik:

  • Energoelektronika (zasilacz DC, sterownik silnika, falownik itp.);
  • Telekomunikacja;
  • Obwody sterujące (bezpieczeństwo wejść i wyjść wzmacniacza operacyjnego, bramek tranzystorowych, linii wejściowych i wyjściowych itp.);
  • Interfejs cyfrowy.

Jak dobrać odpowiednią diodę ochronną?

Stosowanie poniższych zasad pomoże uniknąć problemów z zakupem diody ochronnej. Aby nie popełnić błędu w wyborze, musisz:

  1. Zdecyduj o rodzaju napięcia (czy będzie zmienne czy stałe?);
  2. TVS będzie musiał być jednokierunkowy lub dwukierunkowy;
  3. Dowiedz się, jaki jest poziom napięcia znamionowego linii, która będzie wymagała ochrony;
  4. Dowiedz się o maksymalnej wartości Ilimit. i Ulim.max. w warunkach obciążenia;
  5. Określ górną i dolną granicę temperatury, w której urządzenie będzie działać;
  6. Zdecyduj, jak element zostanie zamontowany (powierzchnia/otwory przelotowe);
  7. Na podstawie wszystkich zidentyfikowanych danych konieczne jest określenie odpowiedniej serii i optymalnej opcji diody.

Ponadto musisz wziąć pod uwagę:

  • Jak wysokie jest napięcie wsteczne diody (musi przekraczać napięcie nominalne obwodu, jeśli ten moment nie zostanie uwzględniony, dioda „włączy się” nawet bez powodu);
  • Poziom Ulim. musi być mniejsza niż Umax. na linii, która ma być chroniona;
  • Że nawet jeśli dioda jest dobrana zgodnie ze wszystkimi potrzebami, jej działanie nadal wymaga sprawdzenia w całym wymaganym zakresie temperatur;
  • Upewnij się, że wymiary diody i inne niuanse pozwalają na jej odpowiednią instalację.
Polecamy lekturę