TRR: De rol van diodes bij circuitbeveiliging

Basiskenmerken van diodes
Het is een halfgeleiderapparaat met unidirectionele geleiding, die alleen stroom van de anode (positieve elektrode) naar de kathode (negatieve elektrode) laat stromen, en bijna niet-geleidend is in de omgekeerde richting. Afhankelijk van hun materialen en structuren kunnen ze worden onderverdeeld in gewone diodes, Schottky-diodes, Zener-diodes en snelhersteldiodes.

Gewone diode
Wordt voornamelijk gebruikt in gelijkrichtercircuits om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom. Ze hebben een hoge voorwaartse drukval en een langzame terugwaartse hersteltijd.

Schottky-diode
De spanningsval bij voorwaartse beweging is laag en het herstel bij terugwaartse beweging is snel. Hierdoor is de spanning geschikt voor hoogfrequente toepassingen en laagspanningscircuits.

Zener diode
Het kan de spanning stabiliseren bij omgekeerde doorslagspanning en wordt daarom veel gebruikt in spanningsstabilisatiecircuits.

Snelle hersteldiode
De hersteltijd is korter en het is geschikt voor circuits waarbij snel geschakeld moet worden.

De rol van diodes bij circuitbeveiliging
Bescherming tegen omgekeerde aansluiting
Het is een van de meest voorkomende toepassingen van diodes in circuitbeveiliging. In elektronische apparaten kan het apparaat beschadigd raken als de stroomaansluiting wordt omgekeerd. Door een diode in serie of parallel aan te sluiten aan de voedingsingang, kan schade aan het circuit door omgekeerde stroomtoevoer effectief worden voorkomen.

Toepassingsgeval:
In het laadcircuit van mobiele telefoons wordt een Schottky-diode meestal parallel aangesloten op de voedingsingangsaansluiting. Wanneer de voeding in de juiste richting wordt aangesloten, geleidt de diode niet en werkt het circuit normaal; wanneer de voeding in de verkeerde richting wordt aangesloten, geleidt de diode en vormt een kortsluitbeveiligingscircuit om schade aan het circuit door omgekeerde voeding te voorkomen.

Overspanningsbeveiliging
Het is een beschermende maatregel om te voorkomen dat de spanning in het circuit het ontwerpbereik overschrijdt. Zenerdiodes worden vaak gebruikt in dergelijke toepassingen. Zenerdiodes geleiden onder omgekeerde doorslagspanning, wat overmatige spanning binnen een veilig bereik kan beperken en daaropvolgende circuits kan beschermen.

Toepassingsgeval:
In stroomadapters wordt een zenerdiode meestal parallel aangesloten aan de uitgangszijde van het vermogen om gevoelige elektronische componenten te beschermen. Wanneer de uitgangsspanning de doorslagspanning van de zenerdiode overschrijdt, geleidt de zenerdiode, waardoor de overtollige spanning wordt omgeleid en het daaropvolgende circuit wordt beschermd tegen hoge spanningsinvloeden.

Overstroombeveiliging
Het is een beschermende maatregel om te voorkomen dat de stroom in het circuit het veilige bereik overschrijdt. Hoewel zekeringen en thermistoren veelvoorkomende overstroombeveiligingscomponenten zijn, kunnen diodes ook worden gebruikt voor overstroombeveiliging in bepaalde speciale toepassingen.

Toepassingsgeval:
In sommige hoogfrequente schakelende voedingen wordt, om te voorkomen dat de transiënte hoge stroom die door het inductantie-element wordt gegenereerd tijdens het schakelen, het circuit beschadigt, vaak een snelle hersteldiode parallel aan beide uiteinden van de inductantie aangesloten. Wanneer een transiënte hoge stroom wordt gegenereerd, geleidt de diode, waardoor de stroom wordt omgeleid en de inductor en daaropvolgende circuits worden beschermd.

Statische bescherming
ESD is een veelvoorkomend gevaar in elektronische apparaten dat permanente schade kan veroorzaken aan gevoelige elektronische componenten. Om te voorkomen dat statische elektriciteit het circuit beschadigt, worden er doorgaans statische beschermingsdiodes aan het circuit toegevoegd.

Toepassingsgeval:
In computerinterfacecircuits, zoals USB- en HDMI-interfaces, worden statische beschermingsdiodes meestal parallel aangesloten op de interfacepoorten om te voorkomen dat statische elektriciteit het interne circuit binnenkomt via de interface. Deze diodes hebben een snelle respons en lage capaciteitskenmerken, die elektrostatische stromen effectief naar de grond kunnen leiden en interne circuits kunnen beschermen tegen elektrostatische interferentie.

Specifieke toepassingscase-analyse
Toepassing van diodes in zonne-omvormers
In zonne-omvormers spelen diodes een belangrijke beschermende rol. Zonne-omvormers zetten de gelijkstroom die door zonnepanelen wordt gegenereerd om in wisselstroom voor huishoudelijk of netgebruik. Om de betrouwbaarheid en efficiëntie van het systeem te verbeteren, worden verschillende diodes in de omvormer gebruikt voor circuitbeveiliging.

Anti-reverse bescherming:De uitgangsaansluiting van een zonnepaneel wordt doorgaans in serie geschakeld met een Schottky-diode om te voorkomen dat het paneel 's nachts of op bewolkte dagen omgekeerd ontlaadt.

Overspanningsbeveiliging:In DC-spanningsregelingscircuits wordt een zenerdiode gebruikt om de spanning vast te klemmen en zo schade aan volgende circuits door te hoge spanning te voorkomen.

Elektrostatische bescherming:In het regelcircuit van de omvormer worden elektrostatische beschermingsdiodes gebruikt om de microcontroller en andere gevoelige componenten te beschermen tegen schade door elektrostatische ontlading.

Toepassing van diodes in laadstations voor elektrische voertuigen
Laadstations voor elektrische voertuigen zijn belangrijke ondersteunende faciliteiten voor elektrische voertuigen, en hun veiligheid en betrouwbaarheid zijn bijzonder belangrijk. Diodes spelen ook een belangrijke rol in de circuitbeveiliging van laadstations.

Bescherming tegen omgekeerde verbindingen:Aan de voedingsingang van het laadstation wordt een Schottky-hoogspanningsdiode gebruikt om omgekeerde stroomaansluitingen te voorkomen en het interne circuit van het laadstation te beschermen.

Overspanningsbeveiliging:In de laadmodule van het laadstation wordt een zenerdiode gebruikt om de spanning vast te klemmen. Zo wordt voorkomen dat een te hoge spanning schade aan de laadmodule en het batterijsysteem van het elektrische voertuig veroorzaakt.

Bescherming tegen statische elektriciteit:Installeer diodes ter bescherming tegen statische elektriciteit op de laadinterface om storingen en schade aan het besturingscircuit van het laadstation te voorkomen, veroorzaakt door statische elektriciteit die door gebruikers wordt gegenereerd bij het in- en uitschakelen van het laadpistool.

https://www.trrsemicon.com/diode/smd-diode/schottky-diode-bat54c.html