¿Cómo protegen los diodos los circuitos de comunicación de las corrientes de sobretensión?

1, las causas y los peligros de la corriente de aumento
Causas de corriente de aumento
La generación de corriente de aumento generalmente está relacionada con cambios repentinos en el entorno externo o los cambios en el estado interno del circuito. Por ejemplo, durante los rayos de rayos, los pulsos electromagnéticos del rayo se acoplarán en el circuito a través de líneas de comunicación, generando alta voltaje instantáneo y corriente de aumento; Durante la conmutación de alimentación, debido a la presencia de resistencia interna en la fuente de alimentación, se producirán fluctuaciones de voltaje significativas y corrientes de aumento en el momento de la conmutación; Al cambiar las cargas inductivas (como relés, motores, etc.), las corrientes de sobretensión también se generan en el momento del cambio debido a las características de almacenamiento de energía de los componentes inductivos.
Los peligros de la corriente de aumento
El daño de la corriente de aumento a los circuitos de comunicación se refleja principalmente en los siguientes aspectos:
Daño del componente: la amplitud de la corriente de aumento es mucho más alta que la corriente de funcionamiento normal del circuito, lo que puede causar componentes sensibles (como circuitos integrados, transistores, etc.) para sobrecargar y quemarse.
Degradación del rendimiento: las fluctuaciones de voltaje y la interferencia electromagnética causada por las corrientes de aumento pueden afectar el funcionamiento normal de los circuitos, lo que lleva a la distorsión de la señal, las interrupciones de la comunicación y otros problemas.
La vida útil acortada: los componentes del circuito que han sido sometidos a corrientes de sobretensión durante mucho tiempo se degradarán gradualmente en el rendimiento y acortarán en gran medida su vida útil.
2, El principio de protección de diodos para los circuitos de comunicación de las corrientes de sobretensión
El principio de protección de diodos para los circuitos de comunicación de las corrientes de sobretensión se basa principalmente en su conductividad unidireccional y características de respuesta rápida. Cuando ocurre la corriente de sobretensión, el diodo se conducirá rápidamente, guiando la corriente de aumento a la tierra u otras rutas seguras, protegiendo así los componentes sensibles en el circuito. Específicamente, el proceso de trabajo de un circuito de protección de diodos se puede dividir en las siguientes etapas:
Detección de corriente de sobretensión: cuando se produce una corriente de sobretensión, el voltaje o la corriente en el circuito aumentarán rápidamente, desencadenando la condición de conducción del diodo.
Conducción de diodo: el diodo conduce rápidamente bajo sesgo hacia adelante, guiando la corriente de sobretensión a la tierra u otras rutas seguras.
Supresión de la corriente de sobretensión: a medida que la corriente de sobretensión decae gradualmente, el voltaje a través del diodo disminuye gradualmente. Cuando el voltaje es más bajo que el voltaje de conducción del diodo, el diodo se corta y el circuito vuelve al funcionamiento normal.
3, Tipos de diodos utilizados para la protección de corriente de aumento
Diodo Zener (diodo Zener)
Los diodos Zener tienen características de voltaje estable en el estado de descomposición inversa y pueden usarse para limitar la sobretensión en los circuitos. Cuando la corriente de sobretensión hace que el voltaje exceda el voltaje de descomposición del diodo Zener, el diodo conduce, sujetando el voltaje a un nivel seguro. Sin embargo, la tolerancia a la corriente de aumento de los diodos Zener es relativamente baja, y generalmente se usan para la protección de los circuitos de baja potencia.
Diodo de supresión de voltaje transitorio (diodo TVS)
TVS Diodo es un dispositivo semiconductor diseñado específicamente para suprimir el voltaje de sobretensión y la corriente de aumento. Tiene una velocidad de respuesta extremadamente rápida (generalmente en el rango de picosegundos) y una alta capacidad para resistir las corrientes de aumento. Cuando se produce un voltaje de sobretensión, el diodo de TVS conduce rápidamente, guiando la corriente de aumento a la tierra y protegiendo componentes sensibles en el circuito. Los diodos TVS se usan ampliamente en campos como comunicación, computadora y electrónica automotriz.
Diodo de Schottky
Los diodos Schottky tienen una caída de voltaje hacia adelante baja y una velocidad de conmutación rápida, lo que los hace adecuados para proteger los circuitos de alta frecuencia. Aunque su tolerancia a la corriente de aumento es relativamente baja, los diodos Schottky siguen siendo un componente de protección de corriente de aumento efectivo en ciertas aplicaciones específicas, como circuitos de comunicación de baja potencia y baja potencia.
4, Puntos de diseño del circuito de protección de diodos
Elija el tipo de diodo apropiado
Elegir el tipo de diodo apropiado en función de los requisitos específicos del circuito es la clave para diseñar un circuito de protección. Para los circuitos que necesitan resistir grandes corrientes de sobretensión, se deben seleccionar diodos de TV con tolerancia actual de alta vertigación; Para los circuitos de baja potencia, es posible considerar el uso de diodos Zener o diodos Schottky.
Determinar los parámetros calificados del diodo
Al seleccionar un diodo, es necesario prestar atención a sus parámetros nominal, como el voltaje de descomposición inversa, la corriente de aumento máximo, la caída de voltaje hacia adelante, etc. Estos parámetros deben satisfacer las necesidades reales del circuito para garantizar que el diodo pueda funcionar correctamente en caso de corriente de aumento.
Diseño de circuito razonable
El diseño de los circuitos de protección de diodos debe ser razonable para reducir la interferencia electromagnética y la atenuación de la señal. El diodo debe colocarse lo más cerca posible al componente protegido para acortar la ruta de protección; Mientras tanto, se debe evitar la interferencia de acoplamiento entre diodos y otros componentes de alta frecuencia.
Considere los problemas de disipación de calor
Cuando la corriente de sobretensión pasa a través de un diodo, genera calor. Si la disipación de calor es pobre, puede hacer que el diodo se sobrecaliente y se dañe. Por lo tanto, al diseñar circuitos protectores, se debe considerar la disipación de calor de los diodos, como agregar disipadores de calor, optimizar el diseño del circuito, etc.
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