Progettazione PCB - Diodi di bloccaggio PCB e protezione di tensione transitoria

I diodi di bloccaggio e la protezione della tensione transitoria nella progettazione PCB sono molto importanti. I diodi, ben noti a molti principianti di prodotti elettronici, sono semiconduttori fatti di giunzioni PN. Quando una tensione positiva è collegata all'anodo e il catodo è collegato al catodo, il diodo è chiamato polarizzato in avanti. Finché la tensione applicata è maggiore della tensione di giunzione (solitamente 0.7V), la corrente fluirà attraverso il diodo.

Ma cosa succede se la tensione viene applicata nella direzione opposta? Sotto bias negativo, finché la tensione attraverso i terminali non supera la tensione di rottura, il diodo sarà in uno stato non conduttivo. In questo stato, il diodo agisce come un circuito aperto perché la giunzione PN inversa impedisce agli elettroni di scorrere attraverso.

I diodi di bloccaggio sono dove queste due caratteristiche sono utilizzate per manipolare la tensione di ingresso nel circuito di progettazione del circuito PCB. I diodi di bloccaggio possono essere utilizzati come variatori di livello e possono anche essere utilizzati per proteggere i componenti dalle tensioni transitorie.

Il diodo nel circuito di bloccaggio

Circuito di bloccaggio positivo PCB.

Il circuito a morsetto è composto da ingresso AC, diodo, condensatore e resistenza al carico. Il circuito a morsetto è diviso in una configurazione positiva e una configurazione negativa. La figura sopra mostra un circuito di morsetto positivo, che in realtà è un convertitore di livello positivo.

Funziona come segue:

Nel primo ciclo positivo, il diodo è in uno stato di polarizzazione inversa e nessuna corrente scorre attraverso il diodo. Pertanto, il primo picco di uscita è uguale all'ingresso.

Quando l'ingresso entra in un ciclo negativo, il diodo viene posto in uno stato di polarizzazione in avanti. Inizia a condurre la corrente e carica il condensatore alla grandezza della tensione di picco. Quando la tensione di ingresso si avvicina al ciclo positivo, il condensatore continua a tenere la carica. Nel ciclo negativo, la tensione di uscita è 0V, o esattamente 0.7V, che è la tensione di giunzione del diodo.

Nel successivo ciclo positivo, il diodo viene nuovamente posto in uno stato di polarizzazione inversa. Il diodo è aperto. Tuttavia, il condensatore è stato caricato all'ampiezza della tensione in ingresso nel ciclo precedente. Ora, la carica sarà rilasciata attraverso la resistenza al carico, mentre un picco di tensione positivo viene applicato all'ingresso. Sia la tensione di ingresso che la carica immagazzinata nel condensatore faranno raddoppiare l'ampiezza misurata alla tensione di uscita.

Ma che dire del circuito di morsetto negativo PCB? Invertendo solo la direzione del diodo, si otterrà un variatore di livello AC che funziona in senso inverso.

Protezione transitoria dei diodi a morsetto

I diodi di bloccaggio non sono solo correlati alla deriva di tensione di base. Possono alleviare eventi transitori, in particolare ESD e picchi di fulmine. Ad esempio, quando la tensione in ingresso sale sopra Vh, D1 è distorta in avanti. Pertanto, corrente eccessiva scorre attraverso D1 invece del carico. Una resistenza limitatrice di corrente viene solitamente posizionata prima del diodo per garantire che il diodo funzioni entro il limite.

Lo stesso vale quando la tensione in ingresso scende sotto VL, e quindi D2 sarà attivato. Togliendo la corrente in eccesso dal carico e mantenendo la tensione sotto Vh, questi diodi aiutano a prevenire danni transitori alla tensione dei componenti.

Generalmente, scegliere un diodo con maggiore capacità di gestione della corrente, bassa tensione di giunzione e veloce in tempo per PCB ESD o protezione da sovratensioni. La resistenza limitatrice di corrente deve anche essere in grado di disattivare una grande quantità di calore quando passa una grande quantità di corrente.