Как установить защитный диод по питанию

6

Что такое защитный диод и как он применяется

Для защиты электронных схем и радиоаппаратуры от перенапряжения и скачков напряжения используются такие эффективные радиоэлементы, как диодный предохранитель (ПОН или TVS). Также защитный компонент известен под названиями супрессор и защитный диод. Такой эффективный прибор впервые был создан в 1968 году, в США, с целью защитить промышленное оборудование от электрических импульсов природного характера (молний).

Основанием для разработки целого класса полупроводниковых ограничителей напряжения послужили большие убытки из-за частого выхода из строя бытовой электроники, вызванного скачками напряжения. Примечательно, что супрессоры (от англ. Suppresor – «подавитель») обладают ярко выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ) и огромным быстродействием.

Принцип работы и устройство

Защитные диоды состоят из двух пластинок, выполненных из германия или кремния, обладающих разной электропроводимостью. Проволочные выводы электродов, как правило, припаиваются к металлическим слоям, нанесенным на внешние поверхности пластинок. Конструкция заключена в пластиковый, металлостеклянный или керамический корпус.

Принцип работы защитного диода основан на применении обратимого пробоя. Пока напряжение не превышает номинальное значение, ограничитель никакого существенного влияния на работу схемы не оказывает, но прибор перейдет в режим лавинного пробоя, как только электроимпульсная амплитуда превысит базисное напряжение. Таким образом, размер амплитуды нормируется, а все излишнее напряжение при этом уходит на землю через сам ограничитель.

Виды и обозначение

Существует два основных вида защитных диодов TVS:

• симметричные (двунаправленные) – активно эксплуатируются в цепях с двуполярным напряжением, что позволяет использовать их в сетях переменного тока;
• несимметричные (однонаправленные) – эффективно защищают цепи с напряжением одной полярности, что позволяет использовать их в сетях постоянного тока.

На схемах супрессоры обозначаются как VD1, VD2 (двунаправленные) и VD3 (несимметричные). Номинальное напряжение таких диодных предохранителей варьируется от 6.8 до 440 вольт. А рабочая температура колеблется от -65 до +175 градусов по Цельсию. Высокая скорость срабатывания надежно защищает оборудование от перенапряжения. Корпус диодного предохранителя снабжается маркировочным кодом, отображающим все важные параметры изделия.

Маркировка защитных диодов позволяет выбрать наиболее подходящий радиоэлемент для сетей постоянного или переменного тока. Несимметричные изделия имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо. Цифры и буквы, как правило, сообщают о мощности, напряжении пробоя, а также допустимом отклонении напряжения.

Основные параметры защитных диодов

Диоды супрессоры имеют целый ряд основных электрических параметров:

• PPP или P имп. (измеряется в Ваттах) – максимальная импульсная мощность изделия показывает, какую мощность способен подавить полупроводниковый ограничитель;
• I_R или I обр. (измеряется в микроамперах) – значение постоянного обратного тока утечки, который, как правило, не оказывает существенного влияния на работу схемы;
• V_CL, V_C или U огр. имп. (измеряется в Ваттах) – значение максимально допустимого импульсного ограничения напряжения;
• V_BR или U проб. (измеряется в Ваттах) – обозначает напряжение пробоя, при котором супрессор напряжения отводит опасный импульс тока на общий провод;
• V_RWM или U обр. (измеряется в Ваттах) – обозначает параметр постоянного обратного напряжения;
• I_PP или I огр. мах. (измеряется в амперах) – параметр предоставляет информацию о максимальном пиковом импульсном токе. То есть, о том, какое значение способен выдержать лавинный диод.

Чтобы определить значение максимальной импульсной мощности, потребуется перемножить значение максимального пикового импульсного тока со значением максимального импульсного напряжения ограничения. Важно понимать, что все характеристики супрессора являются таковыми только в конкретных температурных условиях, поскольку при более высоких температурах токи, а также допустимая пиковая мощность будут непременно уменьшаться.

Особенности защитных диодов

Среди особенностей защитных диодов выделяют ряд пунктов:

• предоставляется максимально возможный показатель по уровню рассеиваемой мощности;
• возможность стабильного функционирования в условиях воздействия обратного напряжения;
• должен соблюдаться минимально возможный уровень скорости реакции на быстрое критическое воздействие;
• чтобы не оказывать влияния на функциональность прибора, обратные токи должны соответствовать действительно минимальным показателям.

Несмотря на высокую эффективность, супрессор нельзя назвать стопроцентным защитным ограничителем. Во-первых, в положении «выключено» такие приборы характеризуются значительными обратными токами. Во-вторых, в ограничивающем режиме в прямую зависимость от силы тока попадает уровень напряжения. В-третьих, нельзя забывать о сильной зависимости максимальной импульсной мощности от продолжительности импульса (длительности).

Для усовершенствования схемы существует практика последовательного соединения нескольких полупроводников, что дает увеличение мощности. Защитные диоды TVS часто используют совместно с самовосстанавливающимися предохранителями либо в специальных сборках, в которые уже включены предохранители такого типа.

Области применения диодов

Такие радиоэлементы активно применяются в различных направлениях:

• средства связи и телекоммуникации;
• цифровые интерфейсы;
• различная силовая электроника;
• бытовые электроприборы;
• разнообразные схемы управления.

Лавинные диоды широко применяются для защиты бортовой электроники транспортных средств. Например, система зажигания любого автомобиля является одной из самых сильных источников электрических импульсов. Отечественные защитные диоды (Кремний, СЗТП, Фотон, НТЦ СИТ, Саранск, ТОР, Россия и другие) не уступают по качеству, эффективности и доступности зарубежным аналогам.

Как проверить защитный диод

Данный ограничитель может выполнять функцию стабилитрона, но перед использованием очень важно проверить два определенных параметра: динамический ток и рассеиваемую мощность. Целостность проверяется при помощи компактного измерительного прибора – мультиметра. При такой проверке рекомендуется использовать устройство исключительно в режиме прозвонки (со звуковым сигналом).

Положительный (красный) щуп соединяем с анодом супрессора, а отрицательный (черный), соответственно, с катодом. Число на дисплее будет обозначать пороговое напряжение проверяемого диода. В зависимости от типа ограничителя напряжение может составлять от 100 до 1000 милливольт. Если смена полярности дает бесконечную величину, то элемент можно считать исправным и готовым к работе. Утечка свидетельствует о необходимости замены защитного компонента.

Если не знаете, как и чем заменить защитный диод, всегда можно обратиться в сервисный центр или пункт ремонта различной электроники. В интернете множество советов и инструкций по замене диодного предохранителя стабилитроном и быстродействующим диодом, но, не имея необходимых знаний и практического опыта, не рекомендуется совершать такие операции самостоятельно. Проверку следует выполнять осторожно, поскольку создание условий срабатывания приведет к выходу защитного компонента из строя.

Как правильно подобрать супрессор

Чтобы не ошибиться в выборе данного прибора, следует придерживаться простых рекомендаций:

• установить уровень номинального напряжения на линии;
• определить, как именно будет осуществляться монтаж элемента;
• определить тип напряжения, а также установить, что обратное напряжение превышает номинальное напряжение схемы;
• выявить допустимые пределы рабочих температур;
• решить, какой именно тип диода потребуется (симметричный или несимметричный);
• определиться с наиболее подходящей серией и вариантом изделия.

Кроме того, перед покупкой рекомендуется дополнительно удостовериться в том, что габариты и параметры радиоэлемента соответствуют требованиям и нюансам монтажа.

Применение современных защитных диодов на схемах отличается высокой эффективностью защиты любого электрооборудования, которое подключено к воздушным линиям.

Как сделать защиту от переполюсовки без падения напряжения

Обычно, для защиты от переполюсовки, используют диод. Решение очень простое, но наделено рядом недостатков: если даже использовать диод Шоттки не избежать падения не менее 0,4 В. Также при значительных токах, порядка 10 А, диод начинает греться и без радиатора ему не обойтись, а следовательно размеры прибора увеличатся.

Чтобы избежать этих недостатков, можно использовать более интеллектуальную схему, которую можно использовать как для питания нагрузки, чувствительной к неправильному подключению полярности. Так и для зарядника АКБ.

Понадобится следующие детали

• Два резистора 1 кОм — http://alii.pub/5h6ouv
• Реле 10 А 12 В — http://alii.pub/5y3wwl
• Красны и зеленый светодиоды — http://alii.pub/5lag4f
• Диод 1N4007 — http://ali.pub/5hmd2x

Схема

Схема защиты неимоверно проста и если не брать в учет сигнальные светодиоды, состоит из диода и реле. О работе данной схемы узнаете ниже в конкретном примере использования.

Защита от переполюсовки без падения своими руками

Схема собирается навесным монтажом для наглядности.

В роли силовых шин использован одножильный медный провод.

Использование схемы для нагрузки

Если использовать схему для защиты нагрузки, то источник подключается к левой части схемы, а нагрузка к правой. Если подать питание правильно, то через диод побежит ток на реле и оно переключит контакты, подав напряжение на нагрузку.

О правильной работе будет свидетельствовать свечение зеленого светодиода.

Если подать питание неправильно, то реле не включится, так как ток через диод не потечет. О неправильном подключении будет свидетельствовать красный светодиод.

Использование схемы для зарядника

Если использовать схему защиты для зарядника, то он подключается справа, а аккумулятор слева.

Работа так же проста: даже в полностью разряженном АКБ присутствует напряжение порядка 9 В, которого достаточно для включения реле. И если АКБ подключен к заряднику правильно, реле замкнет контакты. Если же нет, то реле не сработает и будет гореть красный светодиод.

Как установить защитный диод по питанию

Стабилитрон не выдержит, желательно что-то помощнее, типа тиристора . .

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

На 5VSB достаточно и трансил диода. Такие стоят в винчестерах.
По поводу тока не знаю, приведу один факт. Когда-то на винчестере пробил этот трансил диод так сплавился красный провод (+5) , хоть он был и тонкий 20AWG.

Прошу заметить старые блоки, а в некоторых от этого выгорал ШИМ и завышались вообще все напряжения.

Кстати вот http://www.kosmodrom.com.ua/data/smbj/1_5KE68-170.pdf Может такие поставить на дежурку и на +12V, и всё? Цена его 25 центов

_________________
Раз reset, два reset — полyчи на диске bad !
Тpанзистоp p-n-p. Plug-n-Play ?
У кого что сбоит, тот о том и говорит.

Ведущий производитель электрического оборудования компания MORNSUN выпустила серию источников питания на DIN-рейку LI100-20BxxPR3 c выходами на 12, 15, 24 и 48 В. ИП позиционируются для умных домов, а так же используются в составе оборудования для промышленной автоматизации, различных производственных машин, рельсовых систем транспортировки и другого оборудования, работающего в условиях неблагоприятной окружающей среды.

И так попорядку.

Enman, Ваше сообщение не несёт никакой информативной нагрузки по сабжу и в дальнейшем будет игнорироваться.

Borodach, Речь идёт не о стабилитроне, а о защитном диоде , как о группе полупроводниковых приборов TVS — Transient Voltage Suppressor или просто супрессор однако его ещё по бренду стали называть Трансил основная способность при завышении напряжения его сопротивления становится равно 0 а не уходит в обрыв. Да при этом корпус элемента может тресуть , такое наблюдалось в жёских дисках "пираний", однако хард после демонтажа погоревшего трансила жив.
За схему на тиристоре конечно спасибо она натолкнула на мысль.

WandererSc , Вы уловили самую соль. Конечно до универсального метода защиты ещё далеко.
Как я говорил блок питания мне не жалко пусть хоть на куски разлетается мне важно быть увереным что по цепи 5VBS не пойдёт чтото от чего в мамке южник "на шарах перевернётся два раза".
smbj1_5KE68 — почему именно проволочный, что SMD от нагрева отвалится?
Насчёт 12 , 5 и 3.3 думаю это второй этап, пока нужно разобраться с корнем проблемы.
Как вам такое решение

Пустые сопротивления в качестве предохранителя и супресор в обратном включении.

Компания MEAN WELL продолжает активное развитие номенклатуры, осваивая новые направления и обновляя существующую продукцию с учетом возрастающих требований. В настоящий момент в Компэл представлено множество недавно вышедших новинок MEAN WELL.
MEAN WELL выпустил ряд таких новинок как мощные высоковольтные управляемые источники питания, DC/DC-преобразователи со сверхшироким входом (с креплением на DIN-рейку и на шасси), полностью обновил линейку зарядных устройств (ЗУ), DC/AC-преобразователей (инверторов) и ИБП для охранно-пожарных систем. Кроме того, выпущены специальные источники питания с выходным напряжением в виде ШИМ для светодиодных лент и модулей управляемых по DALI2 и 0…10 В, а также другая продукция.

А мне кажется надо не заморачиваться с блоком, а все выходы засупрессорить. Мало ли что может с ним случится, а тут универсальная гарантированная защита. Плохо конечно что разброс напряжений у них большой довольно.

Тиристор в качестве подобной защиты наверное будет хуже, потому что при больших токах наверняка уйдет в обрыв, если не выдержит. А тиристоры на 50 и более ампер довольно дорогое удовольствие.

Enman, вы серьезно смотрите со своей колокольни или прикалываетесь? Речь о супрессорах на выходе блока питания. Какие еще повышения напряжения, когда там все выходы в КЗ уйдут моментально. Если есть возражения, то объясните почему этот способ не даст защиты.

_________________
Не променяю медь на ржавую несгорайку!

_________________
Не ценят люди никогда того, что им легко досталось.

_________________
Не ценят люди никогда того, что им легко досталось.

_________________
Не ценят люди никогда того, что им легко досталось.

_________________
Мудрость приходит вместе с импотенцией.

_________________
Не ценят люди никогда того, что им легко досталось.

_________________
Раз reset, два reset — полyчи на диске bad !
Тpанзистоp p-n-p. Plug-n-Play ?
У кого что сбоит, тот о том и говорит.

Последний раз редактировалось Enman Пт май 06, 2011 12:41:02, всего редактировалось 1 раз.

_________________
Раз reset, два reset — полyчи на диске bad !
Тpанзистоp p-n-p. Plug-n-Play ?
У кого что сбоит, тот о том и говорит.

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 30

Защита устройств от неправильной подачи полярности питания

При проектировании промышленных приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, я не раз сталкивался с проблемой защиты устройства от неправильной полярности подключения питания. Даже опытные монтажники порой умудряются перепутать плюс с минусом. Наверно ещё более остро подобные проблемы стоят в ходе экспериментов начинающих электронщиков. В данной статье рассмотрим простейшие решения проблемы — как традиционные так и редко применяемые на практике методы защиты.

Простейшее решение, которое напрашивается с ходу — включение последовательно с прибором обычного полупроводникового диода.

Просто, дёшево и сердито, казалось бы чего ещё нужно для счастья? Однако, у такого способа есть очень серьёзный недостаток — большое напряжение падения на открытом диоде.

Вот типичная ВАХ для прямого включения диода. При токе в 2 Ампера напряжение падения составит примерно 0.85 вольт. В случае низковольтных цепей 5 вольт и ниже это очень существенная потеря. Для более высоковольтных такое падение играет меньшую роль, но есть ещё один неприятный фактор. В цепях с высоким током потребления на диоде будет рассеиваться весьма значительная мощность. Так для случая, изображённого на верхней картинке, получим:
0.85В х 2А = 1.7Вт.
Рассеиваемая на диоде мощность уже многовата для такого корпуса и он будет ощутимо греться!
Впрочем, если вы готовы расстаться с несколько большими деньгами, то можно применить диод Шоттки, который имеет меньшее напряжение падения.

Вот типичная ВАХ для диода Шоттки. Подсчитаем рассеиваемую мощность для этого случая.
0.55В х 2А = 1.1Вт
Уже несколько лучше. Но что же делать если ваше устройство потребляет ещё более серьёзный ток?
Иногда параллельно устройству ставят диоды в обратном включении, которые должны сгореть если перепутать напряжение питания и привести к короткому замыканию. Ваше устройство при этом скорее всего потерпит минимум повреждений, но может выйти из строя источник питания, не говоря уже о том, что сам защитный диод придётся заменить, а вместе с ним могут и дорожки на плате повредиться. Словом этот способ для экстрималов.
Однако, есть ещё один несколько более затратный, но весьма простой и лишённый перечисленных выше недостатков способ защиты — с помощью полевого транзистора. За последние 10 лет параметры этих полупроводниковых приборов резко улучшились, а цена наоборот сильно упала. Пожалуй то, что их крайне редко используют для защиты ответственных цепей от неправильной полярности подачи питания можно объяснить во многом инерцией мышления. Рассмотрим следующую схему:

При подаче питания напряжение на нагрузку проходит через защитный диод. Падение на нём достаточно велико — в нашем случае около вольта. Однако в результате между затвором и истоком транзистора образуется напряжение превышающее напряжение отсечки и транзистор открывается. Сопротивление исток-сток резко уменьшается и ток начинает течь уже не через диод, а через открытый транзистор.

Перейдём к конкретике. Например для транзистора FQP47З06 типичное сопротивление канала будет составлять 0.026 Ом! Нетрудно рассчитать что рассеиваемая при этом на транзисторе мощность для нашего случая будет всего 25 милливатт, а падение напряжение близко к нулю!
При смене полярности источника питания ток в цепи течь не будет. Из недостатков схемы можно пожалуй отметить разве то, что подобные транзисторы имеют не слишком большое пробивное напряжение между затвором и истоком, но слегка усложнив схему можно применить её для защиты более высоковольтных цепей.

Думаю читателям не составит труда самим разобраться как работает эта схема.

Уже после публикации статьи уважаемый пользователь Keroro в комментариях привел схему защиты на основе полевого транзистора, которая применяется в iPhone 4. Надеюсь он не будет возражать если я дополню свой пост его находкой.