Cómo funciona la protección de diodos

La gama de diodos no se limita a los rectificadores. De hecho, esta área es muy amplia. Entre otras cosas, los diodos se utilizan con fines de protección. Por ejemplo, para proteger dispositivos electrónicos cuando se encienden incorrectamente con la polaridad incorrecta, para proteger las entradas de varios circuitos contra sobrecargas, para evitar daños a los interruptores de semiconductores por pulsos EMF autoinducidos que se producen al apagar cargas inductivas, etc. norte.

Para proteger las entradas de los microcircuitos digitales y analógicos contra sobretensiones, se utilizan circuitos de dos diodos, que están conectados en la dirección opuesta a los rieles de potencia del microcircuito, y el punto medio del circuito de diodos está conectado a la entrada protegida.

Si se aplica un voltaje normal a la entrada del circuito, entonces los diodos están en un estado cerrado y casi no tienen efecto en el funcionamiento del microcircuito y del circuito en su conjunto.

Pero tan pronto como el potencial de la entrada protegida exceda el voltaje de suministro, uno de los diodos pasará al estado conductor y manipulará esta entrada, limitando así el potencial de entrada permitido al valor del voltaje de suministro más la caída de voltaje directo a través del diodo.

Dichos circuitos a veces se incluyen inmediatamente en un microcircuito integrado en la etapa de diseño de su cristal o se colocan en un circuito más tarde, en la etapa de desarrollo de un nodo, bloque o el dispositivo completo. Los conjuntos protectores de dos diodos también se producen en forma de componentes microelectrónicos listos para usar en cajas de transistores de tres terminales.

Si es necesario ampliar el rango de tensión de protección, en lugar de conectarse a las barras con potenciales de alimentación, los diodos se conectan a puntos con otros potenciales que proporcionarán el rango permitido requerido.

Las líneas de cable largas a veces experimentan interferencias poderosas, por ejemplo, debido a la caída de rayos. Para protegerse contra ellos, pueden ser necesarios circuitos más complejos que contengan no solo dos diodos, sino también resistencias, limitadores, condensadores y varistores.

Al apagar una carga inductiva, por ejemplo, una bobina de relé, un estrangulador, un electroimán, un motor eléctrico o un arrancador magnético, de acuerdo con la ley de la inducción electromagnética, se produce un pulso EMF de autoinducción.

Como sabe, la fem de la autoinducción evita que la corriente disminuya a través de cualquier inductancia, tratando de alguna manera de mantener la corriente sin cambios. Pero en el momento en que se apaga la fuente de corriente de la bobina, el campo magnético de la inductancia debe disipar su energía en alguna parte, cuyo valor es

Entonces, tan pronto como se apaga la inductancia, se convierte en una fuente de voltaje y corriente, y en este momento aparece un voltaje en el interruptor cerrado, cuyo valor puede ser peligroso para el interruptor. Con los interruptores de estado sólido, esto está plagado de daños en el propio interruptor, ya que la energía se disipará rápidamente y con una potencia de interruptor muy alta. Para interruptores mecánicos, las consecuencias pueden ser chispas y quema de los contactos.

Debido a su simplicidad, la protección de diodos es muy común y le permite proteger varios interruptores que interactúan con una carga inductiva.

Para proteger el interruptor con una carga inductiva, el diodo se conecta en paralelo con la bobina en una dirección tal que cuando la corriente de operación fluya inicialmente a través de la bobina, el diodo se bloqueará. Pero tan pronto como se apaga la corriente en la bobina, se produce una EMF de autoinducción, que tiene la polaridad opuesta al voltaje aplicado previamente a la inductancia.

Esta fem de autoinducción desbloquea el diodo, y ahora la corriente que antes se dirigía a través de la inductancia se mueve a través del diodo, y la energía del campo magnético se disipa en el diodo o en el circuito de extinción en el que está conectado. De esta forma, el interruptor basculante no se dañará si se aplica un voltaje excesivo a sus electrodos.

Cuando el circuito de protección incluye solo un diodo, el voltaje a través de la bobina será igual a la caída de voltaje directo a través del diodo, es decir, en la región de 0,7 a 1,2 voltios, dependiendo de la magnitud de la corriente.

Pero dado que el voltaje en el diodo en este caso es pequeño, la corriente caerá lentamente y, para acelerar el apagado de la carga, puede ser necesario usar un circuito de protección más complejo, que incluye no solo un diodo, pero también un diodo zener en diodo en serie, o diodo con resistencia o varistor, un circuito de extinción completo.