Ako funguje ochrana diód
Rozsah diód nie je obmedzený len na usmerňovače. V skutočnosti je táto oblasť veľmi široká. Okrem iného sa diódy používajú na ochranné účely. Napríklad na ochranu elektronických zariadení, keď sú nesprávne zapnuté s nesprávnou polaritou, na ochranu vstupov rôznych obvodov pred preťažením, na zabránenie poškodeniu polovodičových spínačov samoindukovanými EMF impulzmi, ktoré vznikajú pri vypínaní indukčných záťaží atď. n.
Na ochranu vstupov digitálnych a analógových mikroobvodov pred prepätím sa používajú obvody dvoch diód, ktoré sú zapojené v opačnom smere k napájacím koľajniciam mikroobvodu a stredný bod obvodu diódy je pripojený k chránenému vstupu.
Ak je na vstup obvodu privedené normálne napätie, potom sú diódy v uzavretom stave a nemajú takmer žiadny vplyv na činnosť mikroobvodu a obvodu ako celku.
Akonáhle však potenciál chráneného vstupu prekročí napájacie napätie, jedna z diód prejde do vodivého stavu a manipuluje s týmto vstupom, čím obmedzí povolený vstupný potenciál na hodnotu napájacieho napätia plus pokles napätia v priepustnom smere na dióda.
Takéto obvody sú niekedy zahrnuté okamžite do integrovaného mikroobvodu v štádiu návrhu jeho kryštálu alebo umiestnené do obvodu neskôr, v štádiu vývoja uzla, bloku alebo celého zariadenia. Ochranné dvojdiódové zostavy sa vyrábajú aj vo forme hotových mikroelektronických súčiastok v trojsvorkových tranzistorových skrinkách.
Ak je potrebné rozšíriť rozsah ochranného napätia, tak namiesto pripojenia na zbernice s napájacími potenciálmi sa diódy pripájajú na body s inými potenciálmi, ktoré zabezpečia požadovaný povolený rozsah.
Dlhé káblové vedenia niekedy zažívajú silné rušenie, napríklad údermi blesku. Na ochranu pred nimi môžu byť potrebné zložitejšie obvody obsahujúce nielen dve diódy, ale aj odpory, obmedzovače, kondenzátory a varistory.
Pri vypínaní indukčnej záťaže, napríklad cievky relé, tlmivky, elektromagnetu, elektromotora alebo magnetického štartéra, podľa zákona elektromagnetickej indukcie vzniká EMF impulz samoindukcie.
Ako viete, emf samoindukcie bráni znižovaniu prúdu cez akúkoľvek indukčnosť a snaží sa nejakým spôsobom udržať prúd cez ňu nezmenený. Ale v momente, keď sa vypne zdroj prúdu z cievky, magnetické pole indukčnosti musí niekde rozptýliť svoju energiu, ktorej hodnota je
Akonáhle sa teda indukčnosť vypne, sama sa stane zdrojom napätia a prúdu a v tomto momente sa na zopnutom spínači objaví napätie, ktorého hodnota môže byť pre spínač nebezpečná. Pri polovodičových spínačoch je to spojené s poškodením samotného spínača, pretože energia sa rozptýli rýchlo a pri veľmi vysokom výkone spínača. V prípade mechanických spínačov môžu byť dôsledkom iskry a spálenie kontaktov.
Vďaka svojej jednoduchosti je diódová ochrana veľmi bežná a umožňuje chrániť rôzne spínače interagujúce s indukčnou záťažou.
Na ochranu spínača s indukčnou záťažou je dióda zapojená paralelne s cievkou v takom smere, že keď cievkou spočiatku preteká prevádzkový prúd, dióda sa zablokuje. Akonáhle sa však prúd v cievke vypne, nastane EMF samoindukcie, ktorá má opačnú polaritu ako napätie predtým aplikované na indukčnosť.
Toto samoindukčné emf odblokuje diódu a teraz sa prúd, ktorý bol predtým nasmerovaný cez indukčnosť, pohybuje cez diódu a energia magnetického poľa sa rozptýli na dióde alebo na zhášacom obvode, do ktorého je zapojená. Týmto spôsobom sa prepínač nepoškodí nadmerným napätím aplikovaným na jeho elektródy.
Keď ochranný obvod obsahuje iba jednu diódu, napätie na cievke sa bude rovnať poklesu napätia vpred na dióde, to znamená v oblasti 0,7 až 1,2 voltu, v závislosti od veľkosti prúdu.
Ale keďže napätie v dióde je v tomto prípade malé, prúd bude pomaly klesať a aby sa urýchlilo vypnutie záťaže, môže byť potrebné použiť zložitejší ochranný obvod, ktorý zahŕňa nielen diódu, ale aj sériová zenerova dióda alebo dióda s rezistorom alebo varistorom - úplný zhášací obvod.