Wie schützen Dioden Kommunikationsschaltungen vor Überspannungsströmen?

1, die Ursachen und Gefahren des Anstiegsstroms
Ursachen des Anstiegsstroms
Die Erzeugung des Überspannungsstroms hängt normalerweise mit plötzlichen Veränderungen in der externen Umgebung oder Änderungen des internen Zustands des Schaltkreises zusammen. Zum Beispiel werden bei Blitzeinschlägen blitzelektromagnetische Impulse durch Kommunikationsleitungen in die Schaltung gepaart, wodurch eine momentane Hochspannung und der Überspannungsstrom erzeugt werden. Während des Stromverwechsels treten aufgrund des Vorhandenseins eines internen Widerstands bei der Stromversorgung zu erheblichen Spannungsschwankungen und Überspannungsströmen zum Zeitpunkt des Schaltens auf. Beim Umschalten induktiver Lasten (wie Relais, Motoren usw.) werden auch zum Zeitpunkt des Schaltens aufgrund der Energiespeichereigenschaften von induktiven Komponenten Anstiegsströme erzeugt.
Die Gefahren des Anstiegsstroms
Der Schaden von Anstiegsstrom für Kommunikationsschaltungen spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:
Komponentenschäden: Die Amplitude des Überspannungsstroms ist viel höher als der normale Betriebsstrom der Schaltung, was dazu führen kann, dass empfindliche Komponenten (z. B. integrierte Schaltungen, Transistoren usw.) überlasteten und ausbrennen können.
Leistungsverschlechterung: Spannungsschwankungen und elektromagnetische Interferenzen, die durch Überspannungsströme verursacht werden, können den normalen Betrieb von Schaltungen beeinflussen, was zu Signalverzerrungen, Kommunikationsunterbrechungen und anderen Problemen führt.
Kürzte Lebensdauer: Schaltungskomponenten, die seit langem Anstiegsströme ausgesetzt sind, werden sich allmählich in der Leistung verschlechtern und ihre Lebensdauer erheblich verkürzen.
2, das Prinzip des Diodenschutzes für Kommunikationsschaltungen vor Anstiegsströmen
Das Prinzip des Diodenschutzes für Kommunikationsschaltungen aus Überspannungsströmen basiert hauptsächlich auf der unidirektionalen Leitfähigkeit und der schnellen Reaktionsmerkmale. Wenn der Anstiegsstrom auftritt, wird die Diode schnell durchgeführt, wodurch der Überspannungsstrom zu Boden oder andere sichere Wege führt, wodurch empfindliche Komponenten in der Schaltung geschützt werden. Insbesondere kann der Arbeitsprozess eines Diodenschutzkreises in die folgenden Phasen unterteilt werden:
Anlaufstromerkennung: Wenn ein Überspannungsstrom auftritt, steigt die Spannung oder der Strom in der Schaltung schnell an und löst den Leitungszustand der Diode aus.
Diodenleitung: Die Diode führt schnell unter Vorspannung durch, wobei der Anstiegsstrom zu Boden oder andere sichere Wege führt.
Überspannungsstromunterdrückung: Wenn der Überspannungsstrom allmählich abfällt, nimmt die Spannung über die Diode allmählich ab. Wenn die Spannung niedriger ist als die Leitungsspannung der Diode, schneidet die Diode ab und die Schaltung kehrt zum normalen Betrieb zurück.
3, Arten von Dioden, die zum Schutz des Überspannungsstroms verwendet werden
Zenerdiode (Zenerdiode)
Zenerdioden haben stabile Spannungseigenschaften im umgekehrten Breakdown -Zustand und können verwendet werden, um die Überspannung in Schaltungen zu begrenzen. Wenn der Überspannungsstrom dazu führt, dass die Spannung die Bannungsspannung der Zenerdiode überschreitet, leitet die Diode die Spannung auf einem sicheren Niveau. Die Anstiegsstromtoleranz von Zenerdioden ist jedoch relativ niedrig und sie werden normalerweise zum Schutz von niedrigem - -Leistungsschaltungen verwendet.
Transiente Spannungsunterdrückungsdiode (TVS -Diode)
Die TVS -Diode ist ein Halbleitergerät, das speziell zur Unterdrückung der Überspannungsspannung und des Überspannungsstroms entwickelt wurde. Es hat eine extrem schnelle Reaktionsgeschwindigkeit (normalerweise im Pikosekundenbereich) und eine hohe Fähigkeit, Anstiegsströme zu widerstehen. Wenn eine Überspannungsspannung auftritt, leitet die TVS -Diode schnell, wodurch der Überspannungsstrom zum Erde führt und empfindliche Komponenten in der Schaltung schützt. TVS -Dioden werden in Bereichen wie Kommunikation, Computer und Automobilelektronik häufig verwendet.
Schottky Diode
Schottky -Dioden haben einen niedrigen Vorwärtsspannungsabfall und eine schnelle Schaltgeschwindigkeit, wodurch sie zum Schutz von hohen - Frequenzschaltungen geeignet sind. Obwohl die Toleranz von Anstiegsstrom relativ niedrig ist, sind Schottky -Dioden in bestimmten spezifischen Anwendungen immer noch eine wirksame Spannung des Anstiegsstromschutzes, wie niedrige - Spannung, niedrige - Stromkommunikationsschaltungen.
4, Konstruktionspunkte der Diodenschutzkreislauf
Wählen Sie den entsprechenden Diodentyp aus
Die Auswahl des entsprechenden Diodentyps basierend auf den spezifischen Anforderungen der Schaltung ist der Schlüssel zum Entwerfen einer Schutzkreis. Für Schaltungen, die großen Überspannungsströmen standhalten müssen, sollten TVS -Dioden mit hoher Überspannungsstromtoleranz ausgewählt werden. Für niedrige - -Leistungsschaltungen ist es möglich, Zenerdioden oder Schottky -Dioden zu verwenden.
Bestimmen Sie die Nennparameter der Diode
Bei der Auswahl einer Diode müssen auf die Nennparameter wie die Reverse -Breakdown -Spannung, der maximale Überspannungsstrom, die Vorwärtsspannungsabfall usw. usw. geachtet werden. Diese Parameter sollten den tatsächlichen Anforderungen der Schaltung erfüllen, um sicherzustellen, dass die Diode beim Anlaufstrom ordnungsgemäß funktionieren kann.
Angemessene Schaltungslayout
Das Layout von Diodenschutzschaltungen sollte vernünftig sein, um die elektromagnetische Interferenz und die Signalschwächung zu verringern. Die Diode sollte so nah wie möglich an die geschützte Komponente platziert werden, um den Schutzpfad zu verkürzen. In der Zwischenzeit sollten die Kopplung der Interferenz zwischen Dioden und anderen hohen - Frequenzkomponenten vermieden werden.
Betrachten Sie Probleme mit Wärmeabteilung
Wenn der Anstiegsstrom eine Diode durchläuft, erzeugt er Wärme. Wenn die Wärmeissipation schlecht ist, kann die Diode bei überhitzt und beschädigt werden. Daher sollte beim Entwerfen von Schutzschaltkreisen die Wärmeablassung von Dioden berücksichtigt werden, z. B. Hinzufügen von Kühlkörper, Optimierung des Schaltungslayouts usw.
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