Diseño electrónico - Diodos de compresión de PCB y protección de tensión instantánea

Los diodos de compresión y la protección de tensión instantánea son muy importantes en el diseño de pcb. Muchos principiantes de productos electrónicos saben que los diodos son semiconductores hechos de Unión pn. Cuando el voltaje positivo se conecta al ánodo y el cátodo se conecta al cátodo, el Semiconductor se llama sesgo positivo. Mientras el voltaje aplicado sea mayor que el voltaje de Unión (generalmente 0,7v), la corriente fluirá a través del semiconductor.

¿Pero, ¿ y si el voltaje se aplica en la dirección opuesta? Bajo un sesgo negativo, siempre y cuando el voltaje en ambos extremos del terminal no supere el voltaje de ruptura, el Semiconductor estará en un Estado no conductor. En este estado, Los diodos actúan como un circuito abierto, ya que los nudos PNN sesgados en sentido inverso impiden que los electrones fluyan.

Los diodos de compresión son los lugares donde estas dos características se utilizan en el circuito de diseño de la placa de circuito PCB para manipular el voltaje de entrada. Los diodos de compresión se pueden utilizar como cambiadores de nivel o para proteger a los componentes de tensiones transitorias.

Diodos en circuitos de compresión

Circuito de compresión positiva de pcb.

El circuito de compresión consta de entrada de ca, diodos, condensadores y resistencias de carga. El circuito de compresión se divide en configuración positiva y configuración negativa. La imagen de arriba muestra un circuito de compresión positiva, que en realidad es un convertidor de nivel positivo.

Su principio de funcionamiento es el siguiente:

En el primer ciclo positivo, el Semiconductor se encuentra en un Estado de sesgo inverso y no hay corriente que fluya a través del semiconductor. Por lo tanto, el primer pico de salida es igual a la entrada.

Cuando la entrada entra en un ciclo negativo, el diodos está en un Estado de sesgo positivo. Comienza a conducir la corriente y carga el capacitor al tamaño del voltaje pico. Cuando el voltaje de entrada está cerca del ciclo positivo, el capacitor continúa manteniendo la carga eléctrica. En el ciclo negativo, el voltaje de salida es de 0v, o exactamente 0,7v, que es el voltaje de Unión del semiconductor.

En el siguiente ciclo positivo, el Semiconductor vuelve a estar en un Estado de sesgo inverso. Los diodos están abiertos. Sin embargo, el capacitor se carga a la amplitud de voltaje de entrada en el ciclo anterior. Ahora, la carga se liberará a través de la resistencia a la carga, mientras se aplican picos de tensión positiva a la entrada. Tanto el voltaje de entrada como la carga almacenada en el capacitor harán que la amplitud medida se duplique al voltaje de salida.

¿Pero, ¿ y el circuito de compresión negativa de pcb? Solo tienes que invertir la dirección del Semiconductor y obtendrás un convertidor de nivel de ca que funciona en sentido inverso.

Protección instantánea de los diodos de compresión

Los diodos de compresión no solo están relacionados con la deriva del voltaje de referencia. Pueden aliviar los eventos instantáneos, especialmente la des y las oleadas de Rayos. Por ejemplo, cuando el voltaje de entrada sube por encima de vh, D1 se sesga hacia adelante. Por lo tanto, una corriente excesiva fluye a través de D1 en lugar de la carga. Las resistencias de limitación de corriente se colocan generalmente delante de los diodos para garantizar que los diodos funcionen dentro de los límites.

Lo mismo ocurre cuando el voltaje de entrada cae por debajo del VL y luego se activa d2. Al quitar el exceso de corriente de la carga y mantener el voltaje por debajo de vh, estos diodos ayudan a evitar daños en el voltaje transitorio del componente.

Por lo general, se seleccionan diodos con mayor capacidad de procesamiento de corriente, bajo voltaje de unión y tiempo de conducción rápida para la protección ESC de PCB o de sobretensión. Cuando pasa una gran cantidad de corriente, la resistencia de limitación de corriente también debe ser capaz de desactivar una gran cantidad de calor.