Come funziona la protezione a diodi

La gamma di diodi non è limitata ai raddrizzatori. In realtà, questa zona è molto ampia. Tra l'altro, i diodi vengono utilizzati a scopo protettivo. Ad esempio, per proteggere i dispositivi elettronici quando vengono accesi in modo errato con la polarità errata, per proteggere gli ingressi di vari circuiti dal sovraccarico, per prevenire danni agli interruttori a semiconduttore da impulsi EMF autoindotti che si verificano quando si spengono carichi induttivi, ecc. N.

Per proteggere gli ingressi dei microcircuiti digitali e analogici dalla sovratensione, vengono utilizzati circuiti di due diodi, che sono collegati nella direzione opposta ai binari di alimentazione del microcircuito e il punto medio del circuito del diodo è collegato all'ingresso protetto.

Se viene applicata una tensione normale all'ingresso del circuito, i diodi sono in uno stato chiuso e non hanno quasi alcun effetto sul funzionamento del microcircuito e del circuito nel suo insieme.

Ma non appena il potenziale dell'ingresso protetto supera la tensione di alimentazione, uno dei diodi entrerà nello stato di conduzione e manipolerà questo ingresso, limitando così il potenziale di ingresso consentito al valore della tensione di alimentazione più la caduta di tensione diretta attraverso il diodo.

Tali circuiti sono talvolta inclusi immediatamente in un microcircuito integrato nella fase di progettazione del suo cristallo o inseriti in un circuito successivamente, nella fase di sviluppo di un nodo, blocco o dell'intero dispositivo. I gruppi protettivi a due diodi vengono prodotti anche sotto forma di componenti microelettronici già pronti in scatole di transistor a tre terminali.

Se l'intervallo della tensione di protezione deve essere esteso, invece di essere collegati ai bus con potenziali di alimentazione, i diodi sono collegati a punti con altri potenziali che forniranno l'intervallo consentito richiesto.

Le lunghe linee di cavi a volte subiscono forti interferenze, ad esempio da fulmini. Per proteggersi da essi, potrebbero essere necessari circuiti più complessi contenenti non solo due diodi, ma anche resistori, limitatori, condensatori e varistori.

Quando si spegne un carico induttivo, ad esempio una bobina di relè, uno starter, un elettromagnete, un motore elettrico o un dispositivo di avviamento magnetico, secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, si verifica un impulso EMF di autoinduzione.

Come sapete, la fem dell'autoinduzione impedisce alla corrente di diminuire attraverso qualsiasi induttanza, cercando in qualche modo di mantenere invariata la corrente attraverso di essa. Ma nel momento in cui la sorgente di corrente dalla bobina viene spenta, il campo magnetico dell'induttanza deve dissipare la sua energia da qualche parte, il cui valore è

Quindi, non appena l'induttanza viene spenta, diventa essa stessa una fonte di tensione e corrente, e in questo momento appare una tensione sull'interruttore chiuso, il cui valore può essere pericoloso per l'interruttore. Con gli interruttori a stato solido questo è irto di danni all'interruttore stesso poiché l'energia si dissiperà rapidamente e con una potenza di commutazione molto elevata. Per gli interruttori meccanici, le conseguenze possono essere scintille e bruciature dei contatti.

Per la sua semplicità, la protezione a diodi è molto comune e consente di proteggere vari interruttori che interagiscono con un carico induttivo.

Per proteggere l'interruttore con un carico induttivo, il diodo è collegato in parallelo con la bobina in una direzione tale che quando la corrente operativa scorre inizialmente attraverso la bobina, il diodo sarà bloccato. Ma non appena la corrente nella bobina viene interrotta, si verifica un EMF di autoinduzione, che ha la polarità opposta alla tensione precedentemente applicata all'induttanza.

Questa fem di autoinduttanza sblocca il diodo, e ora la corrente che era precedentemente diretta attraverso l'induttanza si sposta attraverso il diodo e l'energia del campo magnetico viene dissipata sul diodo o sul circuito di spegnimento in cui è collegato. In questo modo l'interruttore a levetta non verrà danneggiato da una tensione eccessiva applicata ai suoi elettrodi.

Quando il circuito di protezione include un solo diodo, la tensione attraverso la bobina sarà uguale alla caduta di tensione diretta attraverso il diodo, cioè nella regione da 0,7 a 1,2 volt, a seconda dell'entità della corrente.

Ma poiché la tensione nel diodo in questo caso è piccola, la corrente scenderà lentamente e per accelerare lo spegnimento del carico potrebbe essere necessario utilizzare un circuito di protezione più complesso, che includa non solo un diodo, ma anche un diodo zener in diodo in serie, o diodo con resistore o varistore - un circuito di spegnimento completo.