چگونه می توان از جریان معکوس از طریق دیودها در ماژول های ارتباطی جلوگیری کرد؟

1 ، اصل دیود برای جلوگیری از جریان معکوس
یک دیود با ترکیب یک نیمه هادی نوع p - و یک نیمه هادی n {{1} type برای تشکیل یک اتصال PN ، که دارای هدایت یک طرفه است ، تشکیل می شود. هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو به دیود اعمال می شود ، محل اتصال PN ، الکترونها از منطقه N به منطقه P منتقل می شوند ، سوراخ ها از منطقه P به منطقه N حرکت می کنند و یک مسیر فعلی را تشکیل می دهند و دیود انجام می شود. هنگامی که یک ولتاژ معکوس اعمال می شود ، محل اتصال PN یک حالت مقاومت بالا را گسترش داده و تشکیل می دهد ، و تقریباً هیچ جریان از آن عبور نمی کند و دیود خاموش می شود. با استفاده از این ویژگی ، یک دیود به صورت سری در ترمینال ورودی برق یا مسیر انتقال سیگنال بحرانی ماژول ارتباطی متصل می شود. هنگامی که قطبیت قدرت صحیح است ، دیود انجام می شود و جریان به طور عادی جریان می یابد. هنگامی که قطبیت منبع تغذیه معکوس می شود ، دیود قطع می شود و از ورود جریان معکوس به ماژول ارتباطی جلوگیری می کند ، بنابراین محافظت می کند.
2 ، استفاده از انواع مختلف دیودها در اتصال ضد معکوس
(1) دیود یکسو کننده معمولی
دیودهای یکسو کننده معمولی رایج ترین نوع دیودهای ضد معکوس هستند. این ولتاژ به جلو و ولتاژ معکوس بالا و ولتاژ معکوس بالا دارد که می تواند نیازهای اتصال ضد معکوس ماژول های ارتباطی عمومی را برآورده کند. به عنوان مثال ، 1N4007 یک دیود یکسو کننده مشترک با حداکثر ولتاژ معکوس 1000 ولت و حداکثر جریان رو به جلو 1A است که برای برخی از ماژول های ارتباط برق {6} کم مناسب است. با این حال ، زمان بازیابی معکوس دیودهای یکسو کننده معمولی نسبتاً طولانی است ، که ممکن است منجر به تلفات قابل توجهی در برنامه های فرکانس بالا {{8} شود.
(2) دیود شوتکی
دیودهای Schottky به دلیل افت ولتاژ به جلو و ویژگی های سوئیچینگ سریع شناخته شده اند. در مقایسه با دیودهای یکسو کننده معمولی ، دیودهای Schottky دارای افت ولتاژ رو به جلو ، به طور معمول بین 0.3 ولت و 0.5 ولت هستند که به کاهش از دست دادن برق کمک می کند. در عین حال ، زمان بازیابی معکوس آن بسیار کوتاه است ، در سطح نانو ثانیه ، و آن را برای برنامه های اتصال ضد معکوس در ماژول های ارتباطی فرکانس بالا {4} بسیار مناسب می کند. به عنوان مثال ، 1N5819 یک دیود Schottky متداول با حداکثر جریان رو به جلو 1A و ولتاژ معکوس اوج 40 ولت است که به طور گسترده در دستگاه های مختلف ارتباطی قابل حمل مورد استفاده قرار می گیرد.
(3) دیود بازیابی سریع
دیود بازیابی سریع برخی از مزایای دیودهای یکسو کننده معمولی و دیودهای شوتکی را ترکیب می کند. این ولتاژ به جلو و زمان بازیابی سریع معکوس است ، به طور معمول از ده ها نانو ثانیه تا صدها نانو ثانیه. ولتاژ تجزیه معکوس دیودهای بازیابی سریع نسبتاً زیاد است و می تواند در برابر افزایش ولتاژ معکوس بزرگ مقاومت کند. در برخی از ماژول های ارتباطی که به عملکرد بالایی نیاز دارند ، مانند تجهیزات ارتباطی صنعتی ، ماژول های انتقال داده با سرعت {3} بالا ، و غیره ، دیودهای بازیابی سریع یک انتخاب ایده آل هستند.
3 ، مورد طراحی واقعی مدار
(1) مدار ضد معکوس قدرت ساده
در انتهای ورودی ماژول ارتباطی ، یک دیود را می توان به سادگی به صورت سری برای دستیابی به محافظت ضد معکوس متصل کرد. به عنوان مثال ، ترمینال مثبت یک دیود 1N4007 را به ترمینال مثبت منبع تغذیه و ترمینال منفی به ترمینال ورودی برق ماژول ارتباطی وصل کنید. هنگامی که قطبیت قدرت صحیح است ، دیود انجام می شود و جریان فعلی را به ماژول ارتباطی تأمین می کند. هنگامی که قطبیت قدرت معکوس شد ، دیود قطع می شود و از ورود جریان معکوس به ماژول ارتباطی جلوگیری می کند. این مدار یک ساختار ساده و کم هزینه دارد ، اما ممکن است باعث افت ولتاژ رو به جلو شود و در نتیجه کاهش اندکی در ولتاژ منبع تغذیه ایجاد شود.
(2) مدار ضد معکوس پل
برای ماژول های ارتباطی که به منبع تغذیه دو طرفه نیاز دارند یا نسبت به قطبیت قدرت حساس نیستند ، می توان از یک مدار ضد معکوس پل استفاده کرد. مدار ضد معکوس پل از چهار دیود تشکیل شده است که اطمینان حاصل می کند که جریان از ماژول ارتباطی در جهت صحیح بدون در نظر گرفتن قطبیت منبع تغذیه عبور می کند. به عنوان مثال ، در ورودی برق ماژول ارتباطی بی سیم ، از چهار دیودهای Schottky 1N5819 برای تشکیل یک مدار پل استفاده می شود که می تواند در صورت اتصال برق در جهت رو به جلو یا معکوس ، قدرت پایدار را به ماژول ارتباطی فراهم کند. مزیت مدار ضد معکوس Bridge این است که می تواند با قطب های مختلف قدرت سازگار باشد ، اما ساختار مدار نسبتاً پیچیده است و هزینه آن زیاد است.
(3) مدار ضد معکوس با عملکرد محافظ
به منظور بهبود بیشتر امنیت ماژول ارتباطی ، سایر اجزای محافظ را می توان به مدار ضد معکوس اضافه کرد. به عنوان مثال ، یک فیوز به صورت سری در پشت دیود متصل می شود. هنگامی که یک مدار کوتاه یا بیش از حد رخ می دهد ، فیوز ذوب می شود ، منبع تغذیه را قطع می کند و از ماژول ارتباطی در برابر آسیب محافظت می کند. یک دیود سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) همچنین می تواند به طور موازی در انتهای ورودی برق وصل شود تا ولتاژ گذرا را در خط برق جذب کند و از ایجاد تأثیر آن بر ماژول ارتباطی جلوگیری کند.
4 ، اقدامات احتیاطی در کاربرد
(1) انتخاب پارامترهای دیود
هنگام انتخاب دیودهای ضد معکوس ، لازم است پارامترهای مناسب را بر اساس نیازهای واقعی ماژول ارتباطی انتخاب کنید. پارامترهایی مانند حداکثر جریان رو به جلو ، ولتاژ معکوس ، افت ولتاژ رو به جلو و زمان بازیابی معکوس دیود را در نظر بگیرید. اگر حداکثر جریان رو به جلو خیلی کوچک باشد ، ممکن است باعث گرم شدن بیش از حد دیود و آسیب شود. ولتاژ تجزیه معکوس برای مقاومت در برابر افزایش ولتاژ معکوس منبع تغذیه بسیار کم است. افت ولتاژ بیش از حد به جلو می تواند ولتاژ منبع تغذیه را کاهش داده و بر عملکرد عادی ماژول ارتباطی تأثیر بگذارد. زمان بازیابی معکوس طولانی می تواند منجر به ضرر و زیان قابل توجهی در برنامه های فرکانس بالا- شود.
(2) طراحی اتلاف گرما
در حین کار ، دیودها مقدار مشخصی از گرما ایجاد می کنند. اگر اتلاف گرما ضعیف باشد ، می تواند باعث افزایش دمای دیود شود و بر عملکرد و طول عمر آن تأثیر بگذارد. هنگام طراحی ماژول های ارتباطی ، لازم است که گرمای دیودها را در نظر بگیرید. با افزودن سینک های گرما ، بهبود شرایط تهویه و سایر روشها ، می توان اثر اتلاف گرما از دیودها را بهبود بخشید.
(3) طرح مدار
طرح مدار معقول همچنین تأثیر قابل توجهی در عملکرد مدار ضد معکوس دارد. سعی کنید خط اتصال بین دیود و ماژول ارتباطی را تا حد امکان کوتاه کنید ، مقاومت و القاء را در خط کاهش داده و تداخل سیگنال و افت ولتاژ را به حداقل برسانید. در همین حال ، جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی بین دیودها و سایر اجزای دیگر مهم است.
(4) آزمایش و اعتبار سنجی
پس از اتمام طراحی مدار ضد معکوس ، آزمایش دقیق و تأیید صحت لازم است. برای شبیه سازی موقعیت های مختلف معکوس قطبیت قدرت ممکن ، بررسی کنید که آیا ماژول ارتباطی می تواند به درستی کار کند و آیا دیود می تواند به طور مؤثر از جریان معکوس جلوگیری کند. در عین حال ، لازم است پایداری عملکرد مدار را در شرایط مختلف محیطی مانند دما و رطوبت آزمایش کنیم.
https://www.trsemicon.com/diode/smd {2 }Diode/1SS355-SOD-123.html