Hur skyddar dioder kommunikationskretsar från överspänningsströmmar?

1, orsakerna och farorna med överspänningsström
Orsaker till överspänningsström
Genereringen av överspänningsström är vanligtvis relaterad till plötsliga förändringar i den yttre miljön eller förändringar i kretsens inre tillstånd. Under blixtnedslag kommer till exempel blixtnedslagande elektromagnetiska pulser att kopplas in i kretsen genom kommunikationslinjer, vilket genererar omedelbar högspännings- och överspänningsström; Under kraftomkoppling, på grund av närvaron av internt motstånd i kraftförsörjningen, kommer betydande spänningsfluktuationer och överspänningsströmmar att inträffa vid växlingens ögonblick; Vid växling av induktiva belastningar (såsom reläer, motorer etc.) genereras också överspänningsströmmar vid växlingen på grund av energilagringsegenskaperna för induktiva komponenter.
Farorna med överspänning
Skadan av överspänningsström till kommunikationskretsar återspeglas huvudsakligen i följande aspekter:
Komponentskador: amplituden för överspänningsströmmen är mycket högre än den normala driftsströmmen för kretsen, vilket kan orsaka känsliga komponenter (såsom integrerade kretsar, transistorer, etc.) för att överbelasta och bränna ut.
Prestandningsnedbrytning: Spänningsfluktuationer och elektromagnetisk störning orsakad av överspänningsströmmar kan påverka den normala driften av kretsar, vilket leder till signalförvrängning, kommunikationsavbrott och andra problem.
Förkortad livslängd: Kretskomponenter som har utsatts för överspänningsströmmar under lång tid kommer gradvis att försämras i prestanda och förkorta deras livslängd kraftigt.
2, Principen om diodskydd för kommunikationskretsar från överspänningsströmmar
Principen om diodskydd för kommunikationskretsar från överspänningsströmmar är huvudsakligen baserad på dess enkelriktade konduktivitet och snabba svaregenskaper. När överspänningsström inträffar kommer dioden snabbt att genomföra, vilket leder till överspänningsströmmen till marken eller andra säkra vägar och därmed skyddar känsliga komponenter i kretsen. Specifikt kan arbetsprocessen för en diodskyddskrets delas upp i följande steg:
Överspänningsströmdetektering: När en överspänningsström inträffar kommer spänningen eller strömmen i kretsen snabbt att stiga, vilket utlöser diodens ledningstillstånd.
Diodledning: Dioden leder snabbt under framåtförspänning och leder överspänningsström till mark eller andra säkra vägar.
Överspänningsström undertryckning: När överspänningsströmmen gradvis sönderfaller minskar spänningen över dioden gradvis. När spänningen är lägre än diodens ledningsspänning stängs dioden av och kretsen återgår till normal drift.
3, typer av dioder som används för överspänningsströmskydd
Zener Diode (Zener Diode)
Zener -dioder har stabila spänningsegenskaper i omvänd nedbrytningstillstånd och kan användas för att begränsa överspänningen i kretsar. När överspänningsströmmen får spänningen att överskrida nedbrytningsspänningen för zenerdioden, leder dioden, klämmer spänningen på en säker nivå. Emellertid är överspänningsströmtoleransen för Zener -dioder relativt låg, och de används vanligtvis för att skydda låg - kraftkretsar.
Övergående spänningsundertryckdiode (TVS -diod)
TVS Diode är en halvledarenhet som är specifikt utformad för att undertrycka överspänningsspänning och överspänningsström. Den har en extremt snabb svarshastighet (vanligtvis i picosekundsintervallet) och en hög förmåga att motstå överspänningsströmmar. När en överspänningsspänning inträffar genomför TVS -dioden snabbt, vilket leder till överspänningsströmmen till marken och skyddar känsliga komponenter i kretsen. TV -dioder används ofta inom fält som kommunikation, dator och bilelektronik.
Schottky Diode
Schottky -dioder har låg spänningsfall och snabb växlingshastighet, vilket gör dem lämpliga för att skydda hög - frekvenskretsar. Även om dess överspänningsströmtolerans är relativt låg, är Schottky -dioder fortfarande en effektiv överspänningsströmskyddskomponent i vissa specifika applikationer, såsom låg - spänning, låg - Power Communication Circuits.
4, designpunkter för diodskyddskretsen
Välj lämplig diodtyp
Att välja lämplig diodtyp baserat på kretsens specifika krav är nyckeln till att utforma en skyddskrets. För kretsar som behöver motstå stora överspänningsströmmar bör TV -dioder med hög överspänningsströmtolerans väljas; För låg - kraftkretsar är det möjligt att överväga att använda Zener -dioder eller Schottky -dioder.
Bestäm de nominella parametrarna för dioden
När du väljer en diod är det nödvändigt att uppmärksamma dess nominella parametrar, såsom omvänd nedbrytningsspänning, maximal överspänningsström, framåtspänningsfall, etc. Dessa parametrar bör tillgodose de faktiska behoven hos kretsen för att säkerställa att dioden kan fungera ordentligt vid överspänningsström.
Rimlig kretslayout
Layouten för diodskyddskretsar bör vara rimliga för att minska elektromagnetisk störning och signaldämpning. Dioden ska placeras så nära den skyddade komponenten som möjligt för att förkorta skyddsvägen; Samtidigt bör kopplingsstörningar mellan dioder och andra höga - frekvenskomponenter undvikas.
Överväga problem med värmeavledningen
När överspänningsström passerar genom en diod genererar den värme. Om värmeavledningen är dålig kan det få dioden att överhettas och skadas. Därför bör dioderna vid utformning av skyddskretsar övervägas, såsom att lägga till kylsedjur, optimera kretslayan etc.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd'ta