Toepassing van diodes in energiebeheer

Basisprincipes en soorten diodes
Basisprincipes
Het is een halfgeleiderapparaat dat bestaat uit een PN-structuur met unidirectionele geleidbaarheid, die alleen stroom van de anode (P-regio) naar de kathode (N-regio) laat stromen, terwijl omgekeerde stroom wordt voorkomen. Deze eigenschap stelt diodes in staat om te dienen als gelijkrichters, beschermers en schakelaars in circuits.

Hoofdtypen
De meest gebruikte soorten diodes in energiebeheer zijn:
Gewone gelijkrichterdiode:Wordt gebruikt om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom.

Schottky-diode:Vanwege de lage doorlaatspanningsval en snelle hersteltijd wordt dit type veel gebruikt in toepassingen met hoge frequenties en lage spanningen.

Zener diode:Wordt gebruikt voor spanningsregeling en overspanningsbeveiliging.

TVS-diode:Wordt gebruikt voor het onderdrukken van transiënte spanningen om circuits te beschermen tegen schade veroorzaakt door spanningspieken.

Toepassing van diodes in energiebeheer
rectificatie
Gelijkrichting is een van de meest fundamentele toepassingen van diodes in power management. Het gelijkrichtercircuit zet wisselstroom om in gelijkstroom. Veelvoorkomende gelijkrichtercircuits zijn onder andere:

Halfgolfgelijkrichtingsschakeling:Door alleen de positieve halve cyclus van de wisselstroom te gebruiken, wordt gelijkrichting bereikt via een diode, waardoor onstabiele gelijkstroom wordt afgegeven.

Volledige golfgelijkrichtingsschakeling:Met behulp van de middenaftakking van de transformator en twee diodes wordt de gehele wisselstroomgolfvorm gelijkgericht en wordt een relatief stabiel gelijkstroomvermogen afgegeven.

Bruggelijkrichterschakeling:Met behulp van vier diodes kan een volledige gelijkrichting worden bereikt zonder een middenaftakkingtransformator. Momenteel is dit de meest gebruikte gelijkrichtingsmethode.

Voltage regulatie
Het is een belangrijke schakel om de stabiele werking van elektronische apparaten te garanderen. Zenerdioden worden veel gebruikt in spanningsregelcircuits vanwege hun stabiele doorslagspanningskarakteristieken. Het basisprincipe is om de zenerdiode omgekeerd parallel aan beide uiteinden van de belasting te verbinden. Wanneer de spanning de doorslagspanning van de zenerdiode overschrijdt, geleidt en leidt de zenerdiode overmatige stroom af, waardoor een stabiele belastingsspanning wordt gehandhaafd.

Overspanningsbeveiliging
Bij power management is het cruciaal om circuits te beschermen tegen overspanningsschade. TVS-diode (transient voltage suppression diode) is een component die speciaal is ontworpen om circuits te beschermen tegen transiënte spanningspieken. Wanneer er een hoge spanningstransiënt in het circuit optreedt, zal de TVS-diode snel geleiden en de overspanning naar de grond leiden om gevoelige componenten te beschermen tegen schade.

Schakelende voeding
Het is een belangrijk onderdeel van modern energiebeheer en de efficiënte en stabiele eigenschappen maken het wijdverbreid gebruikt in verschillende elektronische apparaten. In schakelende voedingen worden diodes voornamelijk gebruikt om gelijkrichting en vrijloopfuncties te bereiken. Vanwege de lage voorwaartse spanningsval en snelle hersteltijd worden Schottky-diodes vaak gebruikt in het uitgangsgelijkrichtingsgedeelte van schakelende voedingen om de energie-efficiëntie te verbeteren en het stroomverbruik te verminderen.

Tegenstroombeveiliging
In sommige circuits is het essentieel om te voorkomen dat omgekeerde stroom het circuit beschadigt. Bijvoorbeeld, in apparaten die op batterijen werken, kan het voorkomen van omgekeerde aansluiting van de batterij schade aan het circuit voorkomen. Een diode kan in serie worden geschakeld in een stroomcircuit. Wanneer de stroompolariteit correct is, geleidt de diode, waardoor de stroom normaal kan stromen; wanneer de polariteit van de voeding wordt omgekeerd, blokkeert de diode de stroom en beschermt het circuit tegen schade.

Caseanalyse in praktische toepassingen
Toepassing van diodes in laders
In apparaten zoals mobiele telefoonopladers worden diodes bijzonder veel gebruikt. Een typische mobiele telefoonoplader bevat meerdere componenten zoals gelijkrichting, filtering en spanningsstabilisatie. Het gelijkrichtingsgedeelte gebruikt meestal een bruggelijkrichtercircuit, dat wisselstroom omzet in gelijkstroom met behulp van vier gelijkrichterdiodes. Het spanningsstabilisatiegedeelte gebruikt vaak zenerdiodes of geïntegreerde spanningsstabilisatiechips om de stabiliteit van de uitgangsspanning te garanderen.

Toepassing van diodes in computervoedingen
Computervoeding is een typisch toepassingsgeval van schakelende voeding. De computervoeding zet wisselstroom om in gelijkstroom via een gelijkrichtercircuit en zet de stroom vervolgens om via een hoogfrequent schakelcircuit. Schottky-diodes worden vaak gebruikt in gelijkrichtercircuits om de conversie-efficiëntie te verbeteren. Om de interne circuits van computers te beschermen, worden TVS-diodes vaak gebruikt bij de voedingsingangsterminals om transiënte spanningsschade aan apparatuur te voorkomen.

Toepassing van diodes in fotovoltaïsche systemen
In fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen spelen diodes ook een cruciale rol. Elke fotovoltaïsche module vereist anti-reverse diodes (of bypass-diodes) om te voorkomen dat de omgekeerde stroom die door de module wordt gegenereerd in geval van schaduw of schade de prestaties van het hele systeem beïnvloedt. Ondertussen worden zenerdiodes vaak gebruikt voor spanningsregeling en overspanningsbeveiliging om een ​​stabiele werking van het systeem onder verschillende werkomstandigheden te garanderen.

https://www.trrsemicon.com/transistor/tvs-diode-smbj150a.html