Защитные диоды фирмы "DC Components"

Диоды DC COMPONENTS специально предназначены для подавления перенапряжений возникающих при переходных процессах (в наименовании диода используется часть слова, происходящего от английского слова transient - переходный). Основной областью применения является защита от перенапряжений электронного оборудования автомобилей, цепей телекоммуникации и передачи данных, защита мощных транзисторов и тиристоров и т. д.

Диоды изготавливаются как в однонаправленном, так и в двунаправленном исполнениях. Однонаправленное исполнение применяют для подавления перенапряжений только одной полярности, поэтому приборы DC COMPONENTS данного типа должны включаться в контур с учетом полярности. Двунаправленные диоды DC COMPONENTS данного типа должны включаться в контур с учетом полярности. Двунаправленные диоды DC COMPONENTS предназначены для подавления перенапряжений обеих полярностей. Двунаправленный диод DC COMPONENTS может быть составлен из двух однонаправленных диодов DC COMPONENTS путем их встречного последовательного включения.

В отличии от варисторов, которые также используются для подавления перенапряжений, диоды DC COMPONENTS являются значительно более быстродействующими. Время срабатывания диодов DC COMPONENTS составляет несколько пикосекунд. Двунаправленные диоды DC COMPONENTS всегда включаются параллельно защищаемому оборудованию. Сопротивление Rs представляет собой сумму всех сопротивлений, начиная от источника помех и заканчивая защищаемым оборудованием. Величина этого сопротивления влияет на выбор диода DC COMPONENTS, поскольку он ограничивает максимальный ток, вызванный волной перенапряжения.

Изготовитель утверждает, что на практике при возникновении импульса перенапряжения всегда происходит ограничение, причем вероятность возникновения сбоя слишком мала. Само собой разумеется, что в цепь необходимо включить предохранители на случай, если вследствие малого импеданса ожидается появление больших перенапряжений. Хотя диод DC COMPONENTS всегда осуществляет ограничение, в случае контура с малым Rs диод может полностью сгореть.

Свойства диодов "DC COMPONENTS" определяются следующими параметрами:

V_RWM - пиковое обратное напряжение (Peak Reverse Voltage) - максимальное рабочее напряжение, при котором протекающий в течение длительного времени ток не вызывает выхода защищаемого компонента из строя.

V_BR - пробивное напряжение (Break-down Voltage) – напряжение, при котором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения. Величина напряжения обычно указывается для температуры 25°C, температурный коэффициент положительный, допустимые отклонения в пределах 5% либо в интервале от - 5 до +10 %.

V_CL - напряжение фиксации (Clamping Voltage) - максимальное напряжение для так называемого "нормализованного" максимального импульса пикового тока I_PP. Характеристика тока является экспоненциальной.

I_PP - пиковый импульсный ток (Peak Puls Current) - пиковый ток в рабочем режиме.

V_F - прямое напряжение (Forward Voltage) - напряжение в прямом направлении. Аналогично обычным диодам оно составляет 0,7 В.

I_F - прямой ток (Forward Current) - максимальный пиковый ток в прямом направлении.

Пиковые потери в диодах "DC COMPONENTS"

Исследованиями было установлено, что во многих устройствах возникают перенапряжения , вызывающие импульсы тока, временная характеристика которых составляет примерно 10/1000 мкс (возрастание/убывание) в соответствии с экспоненциальной кривой. В спецификациях обычно приводятся данные для подобного типа переходных процессов. Указанные в спецификации потери для непериодических импульсов определяются по следующей формуле: P_p=V_cl*I_pp. Потери также зависят от температуры и длительности импульса.

Потери для периодических импульсов таковы:

P_av=f*W, где f- частота следования импульсов, W-энергии каждого импульса.

Сравнение защиты оборудования с помощью варисторов и диодов "DC COMPONENTS"

Типовое значение времени срабатывания варисторов при воздействии перенапряжении составляет 25 нс. Такое время для некоторого оборудования может оказаться слишком большим. Теоретическая скорость срабатывания диодов DC COMPONENTS на импульс находится в области пикосекунд. Изготовитель утверждает, что в лабораторных условиях трудно создать такой переходный импульс, на который диод "DC COMPONENTS" срабатывал бы с опозданием, т. е. в его пиковой части. Моделируемое время нарастания фронта всегда находилось в пределах 5 нс - на практике это время может составлять несколько пикосекунд. В данном случае необходимо обратить внимание на то обстоятельство, что может оказаться заманчивым использовать диоды "DC COMPONENTS" в качестве быстродействующих выпрямительных приборов. Однако защитные диоды "DC COMPONENTS" вообще нельзя использовать в данных целях, поскольку они имеют большой остаточный заряд и длительное время рассасывания. Изготовители выпускают большое разнообразие защитных диодов, рассчитанных на различные значения напряжения Vvr или Vbr, причем используется небольшой шаг дискретизации по номинальному напряжению. Однако, обычно не все диоды являются доступными, поскольку на практике не играет роли, используете ли Вы диод, рассчитанный на напряжение, например, 33 В или 37 В. Вследствие этого изготовитель предлагает в каждом классе некоторые предпочтительные значения. Остальные значения носят информационный характер, изготовитель осуществляет их производство только в очень большом количестве.

Защита электронных схем в автомобилях

Важнейшими источниками перенапряжений в автомобилях являются устройства, содержащие индуктивности: генератор переменного тока, свечи зажигания, стартер, реле и т.п. Самым сильным источником помех является система зажигания, величина перенапряжений от которой может достигать 300 В. Вследствие этого, в автомобилях широко применяется защита с помощью диодов DC COMPONENTS. Для автомобильного радио-приемника достаточно включить один защитный диод, в этом случае не надо беспокоится о выходе из строя его электронных компонентов. Подобные затраты всегда оправдываются. В данном случае справедливо следующее правило: аккумулятор вследствие малого внутреннего сопротивления является наилучшим поглотителем перенапряжений. Поэтому лучше всего электропитание отдельных устройств перенести к месту как можно ближе к его зажимам.

Защита транзисторов

Диоды "DC COMPONENTS" удобно использовать для защиты биполярных и МОП-транзисторов, как управляющего электрода, так и самого перехода. В данном случае всегда следует учитывать характер импульсов перенапряжения - однократные или периодические.

Защита сетевого распределительного устройства - сеть 220 В

В настоящее время диоды "DC COMPONENTS" широко применяются для защиты оборудования, подключенного к сетевому распределителю. За счет небольшого вложения средств, представляется возможность защитить дорогостоящее оборудование. Одним из основных источников перенапряжений в таких сетях являются атмосферные помехи. Применение защитных диодов является особенно полезным для защиты объектов, подключенных к воздушным линиям. Для этих целей обычно применяют двунаправленные диоды "DC COMPONENTS", в частности, 1.5KE440CA или P6E440CA.

Описание функционирования диодов "DC COMPONENTS"

В рабочем состоянии через диод "DC COMPONENTS" протекает незначительный ток. При превышении определенного (порогового) значения напряжения, импеданс диода скачкообразно изменяется и происходит ограничение напряжения. Работа на этом участке вольтамперной характеристики сходна с работой двунаправленного диода DC COMPONENTS.

При дальнейшем незначительном увеличении тока происходит резкое снижение импеданса до десятков Ом, что практически закорачивает цепь, тем самым "срезая" часть импульса перенапряжения.