ไดโอดปกป้องวงจรการสื่อสารจากกระแสไฟกระชากได้อย่างไร?

1 สาเหตุและอันตรายของกระแสไฟกระชาก
สาเหตุของกระแสไฟกระชาก
การสร้างกระแสไฟกระชากมักจะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในสภาพแวดล้อมภายนอกหรือการเปลี่ยนแปลงในสถานะภายในของวงจร ตัวอย่างเช่นในระหว่างการโจมตีด้วยฟ้าผ่าพัลส์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะจับคู่เข้ากับวงจรผ่านสายการสื่อสารสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟกระชากทันที ในระหว่างการสลับพลังงานเนื่องจากการปรากฏตัวของความต้านทานภายในในแหล่งจ่ายไฟความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่สำคัญและกระแสไฟกระชากจะเกิดขึ้นในขณะที่การสลับ; เมื่อสลับโหลดอุปนัย (เช่นรีเลย์มอเตอร์ ฯลฯ ) กระแสไฟกระชากจะถูกสร้างขึ้นในขณะที่การสลับเนื่องจากลักษณะการจัดเก็บพลังงานของส่วนประกอบอุปนัย
อันตรายของกระแสไฟกระชาก
อันตรายของกระแสไฟกระชากไปยังวงจรการสื่อสารส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้:
ความเสียหายของส่วนประกอบ: แอมพลิจูดของกระแสไฟกระชากสูงกว่ากระแสการทำงานปกติของวงจรซึ่งอาจทำให้เกิดส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อน (เช่นวงจรรวม, ทรานซิสเตอร์, ฯลฯ ) เพื่อโอเวอร์โหลดและเผาไหม้
การเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพ: ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟกระชากอาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของวงจรปกติซึ่งนำไปสู่การบิดเบือนสัญญาณการหยุดชะงักการสื่อสารและปัญหาอื่น ๆ
อายุการใช้งานที่สั้นลง: ส่วนประกอบวงจรที่ถูกกระแทกเป็นระยะเวลานานจะค่อยๆลดประสิทธิภาพและลดอายุการใช้งานให้สั้นลงอย่างมาก
2 หลักการป้องกันไดโอดสำหรับวงจรการสื่อสารจากกระแสไฟกระชาก
หลักการของการป้องกันไดโอดสำหรับวงจรการสื่อสารจากกระแสไฟกระชากส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับค่าการนำไฟฟ้าทิศทางเดียวและลักษณะการตอบสนองที่รวดเร็ว เมื่อกระแสไฟกระชากเกิดขึ้นไดโอดจะดำเนินการอย่างรวดเร็วนำทางกระแสไฟกระชากไปยังพื้นดินหรือเส้นทางที่ปลอดภัยอื่น ๆ ดังนั้นจึงปกป้องส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนในวงจร โดยเฉพาะกระบวนการทำงานของวงจรป้องกันไดโอดสามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:
การตรวจจับกระแสไฟกระชาก: เมื่อกระแสไฟกระชากเกิดขึ้นแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าในวงจรจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้เกิดสภาพการนำไฟฟ้าของไดโอด
การนำไดโอด: ไดโอดจะดำเนินการอย่างรวดเร็วภายใต้อคติไปข้างหน้าชี้นำกระแสไฟกระชากไปสู่พื้นดินหรือเส้นทางที่ปลอดภัยอื่น ๆ
การปราบปรามกระแสไฟกระชาก: เมื่อกระแสไฟกระชากค่อยๆสลายตัวแรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งไดโอดจะค่อยๆลดลง เมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้านำของไดโอดไดโอดจะตัดและวงจรกลับสู่การทำงานปกติ
3 ประเภทของไดโอดที่ใช้สำหรับการป้องกันกระแสไฟกระชาก
Zener Diode (Zener Diode)
Zener Diodes มีลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรในสถานะการสลายแบบย้อนกลับและสามารถใช้เพื่อ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเกินในวงจร เมื่อกระแสไฟกระชากทำให้แรงดันไฟฟ้าเกินแรงดันไฟฟ้าของไดโอดซีเนอร์ไดโอดจะดำเนินการโดยยึดแรงดันไฟฟ้าในระดับที่ปลอดภัย อย่างไรก็ตามความทนทานต่อกระแสไฟฟ้าของไดโอด Zener ค่อนข้างต่ำและมักจะใช้สำหรับการป้องกันวงจรพลังงานต่ำ -
ไดโอดการปราบปรามแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว (ทีวีไดโอด)
TVS Diode เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อยับยั้งแรงดันไฟฟ้ากระชากและกระแสไฟกระชาก มันมีความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วมาก (โดยปกติจะอยู่ในช่วง picosecond) และความสามารถสูงในการทนต่อกระแสไฟกระชาก เมื่อแรงดันไฟฟ้ากระชับเกิดขึ้นไดโอดทีวีจะดำเนินการอย่างรวดเร็วนำทางกระแสไฟกระชากถึงพื้นและปกป้องส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนในวงจร ไดโอดทีวีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่าง ๆ เช่นการสื่อสารคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์
schottky diode
ไดโอด Schottky มีแรงดันไปข้างหน้าต่ำและความเร็วในการสลับอย่างรวดเร็วทำให้เหมาะสำหรับการปกป้องวงจรความถี่สูง - แม้ว่าความทนทานต่อกระแสไฟกระชากจะค่อนข้างต่ำ แต่ไดโอด Schottky ยังคงเป็นองค์ประกอบการป้องกันปัจจุบันที่มีประสิทธิภาพในการใช้งานเฉพาะบางอย่างเช่นแรงดันไฟฟ้าต่ำ -, ต่ำ - วงจรการสื่อสารพลังงาน
4, จุดออกแบบของวงจรป้องกันไดโอด
เลือกประเภทไดโอดที่เหมาะสม
การเลือกประเภทไดโอดที่เหมาะสมตามข้อกำหนดเฉพาะของวงจรเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบวงจรป้องกัน สำหรับวงจรที่ต้องการทนต่อกระแสไฟกระชากขนาดใหญ่ควรเลือกไดโอดทีวีที่มีความอดทนในปัจจุบันสูง สำหรับวงจรพลังงานต่ำ - มันเป็นไปได้ที่จะพิจารณาโดยใช้ไดโอด Zener หรือ schottky ไดโอด
กำหนดพารามิเตอร์ที่ได้รับการจัดอันดับของไดโอด
เมื่อเลือกไดโอดมีความจำเป็นที่จะต้องให้ความสนใจกับพารามิเตอร์ที่ได้รับการจัดอันดับเช่นแรงดันย้อนกลับย้อนกลับกระแสไฟกระชากสูงสุดลดลงแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า ฯลฯ พารามิเตอร์เหล่านี้ควรตอบสนองความต้องการที่แท้จริงของวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าไดโอดสามารถทำงานได้อย่างถูกต้องในกรณีที่กระแสไฟกระชาก
เค้าโครงวงจรที่เหมาะสม
เค้าโครงของวงจรป้องกันไดโอดควรมีความสมเหตุสมผลในการลดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าและการลดทอนสัญญาณ ควรวางไดโอดให้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้กับส่วนประกอบที่ได้รับการป้องกันเพื่อลดเส้นทางการป้องกัน ในขณะเดียวกันควรหลีกเลี่ยงการรบกวนระหว่างไดโอดและส่วนประกอบความถี่สูงอื่น ๆ -
พิจารณาปัญหาการกระจายความร้อน
เมื่อกระแสไฟพุ่งผ่านไดโอดมันจะสร้างความร้อน หากการกระจายความร้อนไม่ดีอาจทำให้ไดโอดร้อนเกินไปและได้รับความเสียหาย ดังนั้นเมื่อออกแบบวงจรป้องกันควรพิจารณาการกระจายความร้อนของไดโอดเช่นการเพิ่มอ่างล้างมือความร้อนการปรับแต่งเค้าโครงวงจร ฯลฯ
https://www.trrsemicon.com/diode/smd {2rems