ДИОДНАЯ ЗАЩИТА: НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

DIODE PROTECTION: PURPOSE AND PRINCIPLE OF OPERATION

Nikolay Prudnikov

student, Department of Electrical Engineering and Electronics, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлено описание работы диодной защиты.

ABSTRACT

This article describes the operation of diode protection.

Ключевые слова: диод, ЭДС самоиндукции, диодная защита.

Keywords: diode, EMF of self-induction, diode protection.

Область применения диодов достаточно широка. Например, диоды могут быть использованы в качестве выпрямителей, а также для защиты цепей и электронных устройств, в момент, когда была нарушена полярность при их включении, для того чтобы предотвратить пробой полупроводниковых ключей от импульсов ЭДС самоиндукции, при использовании индуктивной нагрузки.

Цепочки из двух диодов применяют для того, чтобы защитить входы аналоговых и цифровых микросхем от перегрузок по напряжению. Для этого диоды подключаются в противоположном направлении к линиям питания микросхем, а средняя точка диодной цепочки соединятся с защищаемым входом.

Рисунок 1. Схема защиты входы микросхемы

Диоды прибывают в закрытом состоянии, когда на вход подается напряжение, которое не выходит за диапазон напряжения питания. В противном случае диод начинает проводить ток и шунтирует данный вход, тем самым ограничивает разрешенный потенциал входа.

На стадии проектирования подобные цепочки могут быть включены в структуру микросхемы, а также могут быть установлены позже, на этаже разработки устройства.

Чтобы увеличить диапазон защитного напряжения диоды подключаются не к линиям питания, а к точкам с другими значениями потенциалов, которые обеспечат расширения диапазона.

Для защиты от мощных помех, например от разрядов молнии, на длинных проводных линиях используются более сложные микросхемы, которые состоят из диодов, резисторов, разрядников, конденсаторов и варисторов.

При использовании индуктивных нагрузок, таких как: реле, дроссели, электромагниты и электродвигатели, возникает импульс ЭДС самоиндукции. При протекании тока через индуктивный элемент, ЭДС самоиндукции препятствует уменьшению этого тока и когда происходит отключение катушки от источника тока, энергия магнитного поля индуктивности должна быть рассеяна.

В момент отключения индуктивности, она сама становится источником напряжения и тока, поэтому на закрытом ключе возникает напряжение. Для полупроводниковых ключей это напряжение может стать причиной пробоя самого ключа, а для механических выключателей причиной искрения и обгорания контактов.

Для того чтобы обеспечить защиту ключа, который содержит индуктивную нагрузку, диод необходимо подключить параллельно катушке, чтобы при протекании рабочего тока через катушку диод был закрыт. В момент прекращения протекания тока через катушку, возникает ЭДС самоиндукции, противоположной полярности к ранее приложенному к индуктивности напряжению.

Когда ЭДС самоиндукции отпирает диод и через него начинает протекать ток, происходит рассеивание энергии магнитного поля на диоде, что позволяет защитить коммутирующий ключ от повреждения высоким напряжением.

Список литературы:

1. Искусство схемотехники: Пер. с анг. – Изд. 2-е -М. Издательство БИНОМ. – 2014. – 704с.
2. http://electricalschool.info/electronica/2244-kak-rabotaet-diodnaya zaschita.html (дата обращения 14.05.2022)