การป้องกันไดโอดทำงานอย่างไร
ช่วงของไดโอดไม่จำกัดเฉพาะวงจรเรียงกระแส อันที่จริงพื้นที่นี้กว้างมาก เหนือสิ่งอื่นใด ไดโอดใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการป้องกัน ตัวอย่างเช่น เพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เมื่อเปิดสวิตช์ผิดขั้ว เพื่อป้องกันอินพุตของวงจรต่างๆ จากการโอเวอร์โหลด เพื่อป้องกันความเสียหายต่อสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์จากพัลส์ EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเองซึ่งเกิดขึ้นเมื่อปิดโหลดอุปนัย เป็นต้น น.
เพื่อป้องกันอินพุตของไมโครวงจรดิจิตอลและอะนาล็อกจากแรงดันไฟฟ้าเกินจะใช้วงจรของไดโอดสองตัวซึ่งเชื่อมต่อในทิศทางตรงกันข้ามกับรางพลังงานของไมโครวงจรและจุดกึ่งกลางของวงจรไดโอดเชื่อมต่อกับอินพุตที่มีการป้องกัน
หากใช้แรงดันไฟฟ้าปกติกับอินพุตของวงจรไดโอดจะอยู่ในสถานะปิดและแทบไม่มีผลกระทบต่อการทำงานของไมโครเซอร์กิตและวงจรโดยรวม
แต่ทันทีที่ศักยภาพของอินพุตที่มีการป้องกันเกินแรงดันแหล่งจ่าย ไดโอดตัวใดตัวหนึ่งจะเข้าสู่สถานะการนำไฟฟ้าและจัดการอินพุตนี้ ซึ่งจำกัดศักยภาพอินพุตที่อนุญาตไว้ที่ค่าของแรงดันแหล่งจ่ายบวกแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า ไดโอด.
วงจรดังกล่าวบางครั้งรวมอยู่ในวงจรไมโครแบบบูรณาการทันทีในขั้นตอนการออกแบบของคริสตัลหรือวางไว้ในวงจรในภายหลังในขั้นตอนของการพัฒนาโหนด บล็อก หรืออุปกรณ์ทั้งหมด ชุดประกอบสองไดโอดป้องกันยังผลิตในรูปแบบของส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์สำเร็จรูปในกล่องทรานซิสเตอร์สามขั้ว
หากจำเป็นต้องขยายช่วงแรงดันไฟฟ้าป้องกัน แทนที่จะเชื่อมต่อกับบัสที่มีศักย์จ่าย ไดโอดจะเชื่อมต่อกับจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าอื่นซึ่งจะให้ช่วงที่ต้องการ
บางครั้งสายเคเบิลยาวอาจถูกรบกวนอย่างรุนแรง เช่น จากฟ้าผ่า เพื่อป้องกันวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งไม่เพียงประกอบด้วยไดโอดสองตัว แต่ยังรวมถึงตัวต้านทาน ตัวจำกัด ตัวเก็บประจุ และวาริสเตอร์ด้วย
เมื่อปิดโหลดอุปนัย เช่น รีเลย์คอยล์ โช้ค แม่เหล็กไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า หรือสตาร์ตเตอร์แม่เหล็ก ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ชีพจร EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองจะเกิดขึ้น
อย่างที่คุณทราบ แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเองจะป้องกันไม่ให้กระแสลดลงผ่านการเหนี่ยวนำใด ๆ โดยพยายามรักษากระแสที่ไหลผ่านนั้นไว้ไม่เปลี่ยนแปลง แต่ในขณะที่ปิดแหล่งกระแสจากขดลวดสนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำจะต้องกระจายพลังงานไปที่ใดที่หนึ่งซึ่งมีค่าเท่ากับ
ดังนั้น ทันทีที่ตัวเหนี่ยวนำถูกปิด ตัวมันเองจะกลายเป็นแหล่งจ่ายแรงดันและกระแส และในขณะนี้ แรงดันจะปรากฏบนสวิตช์ปิด ซึ่งเป็นค่าที่อาจเป็นอันตรายต่อสวิตช์ สวิตช์โซลิดสเตตจะสร้างความเสียหายให้กับสวิตช์เอง เนื่องจากพลังงานจะกระจายอย่างรวดเร็วและกำลังสวิตช์สูง สำหรับสวิตช์เชิงกล ผลที่ตามมาอาจเป็นประกายไฟและหน้าสัมผัสไหม้
เนื่องจากความเรียบง่าย การป้องกันไดโอดจึงเป็นเรื่องปกติมากและช่วยให้คุณสามารถป้องกันสวิตช์ต่างๆ ที่โต้ตอบกับโหลดอุปนัยได้
เพื่อป้องกันสวิตช์ด้วยโหลดอุปนัย ไดโอดจะต่อขนานกับขดลวดในทิศทางที่เมื่อกระแสการทำงานไหลผ่านขดลวดในขั้นต้น ไดโอดจะถูกล็อค แต่ทันทีที่กระแสในขดลวดดับลง EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองจะเกิดขึ้น ซึ่งมีขั้วตรงข้ามกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวเหนี่ยวนำก่อนหน้านี้
แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในตัวเองนี้จะปลดล็อกไดโอด และตอนนี้กระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำก่อนหน้านี้จะเคลื่อนผ่านไดโอด และพลังงานสนามแม่เหล็กจะกระจายไปที่ไดโอดหรือวงจรดับที่เชื่อมต่ออยู่ ด้วยวิธีนี้ สวิตช์เปิด/ปิดจะไม่ได้รับความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังขั้วไฟฟ้ามากเกินไป
เมื่อวงจรป้องกันมีไดโอดเพียงตัวเดียว แรงดันคร่อมคอยล์จะเท่ากับแรงดันตกคร่อมไดโอด นั่นคือ อยู่ในช่วง 0.7 ถึง 1.2 โวลต์ ขึ้นอยู่กับขนาดของกระแส
แต่เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในไดโอดในกรณีนี้มีขนาดเล็กกระแสจะลดลงอย่างช้าๆและเพื่อเพิ่มความเร็วในการปิดโหลดอาจจำเป็นต้องใช้วงจรป้องกันที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งรวมถึงไดโอดด้วย แต่ยังรวมถึงซีเนอร์ไดโอดในอนุกรมไดโอด หรือไดโอดที่มีตัวต้านทานหรือวาริสเตอร์ ซึ่งเป็นวงจรดับที่สมบูรณ์