ダイオード保護の仕組み

ダイオードの範囲は整流器に限定されません。実際、この領域は非常に広いです。とりわけ、ダイオードは保護目的で使用されます。たとえば、極性を間違えて誤ってスイッチがオンになったときに電子機器を保護するため、さまざまな回路の入力を過負荷から保護するため、誘導性負荷をオフにするときに発生する自己誘導EMFパルスによる半導体スイッチの損傷を防ぐためなどです。 n.

デジタルおよびアナログの超小型回路の入力を過電圧から保護するために、2 つのダイオードの回路が使用され、超小型回路の電源レールに逆方向に接続され、ダイオード回路の中点が保護された入力に接続されます。

通常の電圧が回路の入力に印加されると、ダイオードは閉じた状態になり、マイクロ回路および回路全体の動作にほとんど影響を与えません。

しかし、保護された入力の電位が電源電圧を超えるとすぐに、ダイオードの 1 つが導通状態になり、この入力を操作するため、許容入力電位は電源電圧に順方向電圧降下を加えた値に制限されます。ダイオード。

このような回路は、結晶の設計段階で集積マイクロ回路に直接組み込まれることもあれば、その後のノード、ブロック、またはデバイス全体の開発段階で回路に配置されることもあります。保護用 2 ダイオード アセンブリも、3 端子トランジスタ ボックス内の既製のマイクロ電子部品の形で製造されます。

保護電圧範囲を拡張する必要がある場合は、ダイオードを電源電位のバスに接続する代わりに、必要な許容範囲を提供する他の電位のポイントに接続します。

長いケーブル線は、落雷などによる強力な干渉を受けることがあります。それらから保護するには、2 つのダイオードだけでなく、抵抗、リミッター、コンデンサ、バリスタを含むより複雑な回路が必要になる場合があります。

リレーコイル、チョーク、電磁石、電気モーター、磁気スターターなどの誘導性負荷をオフにすると、電磁誘導の法則に従って、自己誘導の EMF パルスが発生します。

ご存知のとおり、自己誘導起電力は、インダクタンスを流れる電流の減少を防ぎ、何らかの方法でインダクタンスを流れる電流を変化させないように努めます。しかし、コイルからの電流源がオフになった瞬間、インダクタンスの磁場はそのエネルギーをどこかで放散しなければなりません。その値は次のようになります。

したがって、インダクタンスがオフになるとすぐに、それ自体が電圧と電流の源になり、この瞬間、閉じたスイッチに電圧が表示され、その値はスイッチにとって危険になる可能性があります。ソリッドステート スイッチの場合、非常に高いスイッチ電力でエネルギーが急速に消散するため、これはスイッチ自体への損傷を伴います。機械式スイッチの場合、火花や接点の焼損が発生する可能性があります。

ダイオード保護はそのシンプルさから非常に一般的であり、誘導負荷と相互作用するさまざまなスイッチを保護できます。

誘導負荷のあるスイッチを保護するために、動作電流が最初にコイルを流れるときにダイオードがロックされる方向に、ダイオードがコイルと並列に接続されます。しかし、コイルの電流がオフになるとすぐに、インダクタンスに以前に印加された電圧とは逆の極性を持つ自己誘導の EMF が発生します。

この自己インダクタンス起電力によってダイオードのロックが解除され、以前はインダクタンスに流れていた電流がダイオードを通って移動し、磁界エネルギーがダイオードまたはダイオードが接続されているクエンチ回路で放散されます。このようにして、トグル スイッチは、電極に過剰な電圧が印加されても損傷することはありません。

保護回路にダイオードが 1 つだけ含まれている場合、コイルの両端の電圧はダイオードの順方向電圧降下と等しくなります。つまり、電流の大きさに応じて 0.7 ～ 1.2 ボルトの範囲になります。

ただし、この場合のダイオードの電圧は小さいため、電流はゆっくりと低下します。負荷のシャットダウンを高速化するには、ダイオードだけでなく、より複雑な保護回路を使用する必要がある場合があります。ツェナーダイオードと直列ダイオード、またはダイオードと抵抗またはバリスタを組み合わせた完全なクエンチング回路も含まれます。