نقش اصلی دیودها در رابط USB محافظت فعلی

1 ، اصل و ویژگی های دیودها
یک دیود ، که به عنوان یک دیود نیمه هادی یا دیود کریستالی نیز شناخته می شود ، یکی از متداول ترین اجزای الکترونیکی است. این ساختار PN تشکیل شده توسط P - نوع نیمه هادی و N {{2} type نیمه هادی نوع ، و دارای هدایت واحد است. هنگامی که یک ولتاژ بالاتر از الکترود منفی (کاتد) به الکترود مثبت (آند) یک دیود اعمال می شود ، ولتاژ تعصب رو به جلو نامیده می شود. در این زمان ، دیود انجام می شود و جریان می تواند از الکترود مثبت به الکترود منفی جریان یابد. هنگامی که ولتاژ مثبت دیود پایین تر از ولتاژ منفی است ، به آن ولتاژ تعصب معکوس گفته می شود و دیود خاموش می شود و تقریباً جریان جریان ندارد.
هدایت یک طرفه دیودها به دلیل لایه بار فضا و میدان الکتریکی خود ساخته شده در رابط محل اتصال PN است. هنگامی که ولتاژ خارجی وجود ندارد ، جریان انتشار ناشی از تفاوت غلظت حامل در هر دو طرف محل اتصال PN برابر با جریان رانش ناشی از میدان الکتریکی خود ساخته است و در حالت تعادل برقی قرار دارد. هنگامی که یک ولتاژ تعصب رو به جلو اعمال می شود ، میدان الکتریکی خود ساخته شده تضعیف می شود ، جریان انتشار افزایش می یابد و دیود انجام می شود. هنگامی که یک ولتاژ تعصب معکوس اعمال می شود ، میدان الکتریکی خود ساخته شده تقویت می شود ، جریان انتشار سرکوب می شود و دیود خاموش می شود.
2 ، اهمیت حفاظت فعلی رابط USB
رابط USB به عنوان پلی بین دستگاه های الکترونیکی عمل می کند و محافظت فعلی آن بسیار مهم است. از یک طرف ، رابط USB برای اطمینان از عملکرد عادی آنها باید منبع تغذیه پایدار را برای دستگاه های متصل فراهم کند. از طرف دیگر ، هنگامی که دستگاه ناهنجاری ها یا مدارهای کوتاه را تجربه می کند ، رابط USB باید به سرعت جریان را قطع کند تا از ایجاد جریان بیش از حد به دستگاه و مدار جلوگیری کند.
محافظت فعلی از رابط USB عمدتاً شامل محافظت بیش از حد ، محافظت از ولتاژ و محافظت بیش از حد است. محافظت بیش از حد به این امر به قطع خودکار مدار اشاره دارد که خروجی جریان از رابط USB از مقدار تنظیم شده فراتر رود و از گرمای بیش از حد یا آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری می کند. حفاظت از ولتاژ به فرآیند قطع منبع تغذیه از طریق مدار حفاظت اشاره دارد وقتی که ورودی ولتاژ به رابط USB از مقدار تنظیم شده فراتر می رود و دستگاه را از آسیب محافظت می کند. حفاظت بیش از حد به جلوگیری از آسیب دستگاه های ناشی از گرمای بیش از حد با سرمایش یا قطع برق در هنگام دمای رابط USB یا دستگاه متصل بسیار زیاد است.
3 ، استفاده از دیودها در رابط USB محافظت فعلی
در محافظت فعلی از رابط های USB ، دیودها به دلیل هدایت یک طرفه آنها نقش اساسی دارند. به طور خاص ، استفاده از دیودها در محافظت از جریان رابط USB عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود:
از جریان عقب فعلی جلوگیری کنید
جریان عقب فعلی یک مسئله مشترک در انتقال نیرو از طریق رابط های USB است. هنگامی که دستگاه های متصل ناهنجاری ها یا مدارهای کوتاه را تجربه می کنند ، جریان ممکن است از خروجی دستگاه به ورودی رابط USB برگردد و باعث آسیب به مدار شود. برای جلوگیری از وقوع این وضعیت ، یک دیود می تواند به ورودی رابط USB اضافه شود. ترمینال مثبت دیود به USB VBU وصل شده است و ترمینال منفی به USB D+یا D متصل می شود. به این ترتیب ، هنگامی که ولتاژ USB VBUS مثبت باشد ، ترمینال مثبت دیود انجام می شود و جریان به طور عادی به دستگاه USB جریان می یابد. هنگامی که ولتاژ USB VBUS منفی است ، ترمینال مثبت دیود قطع می شود و جریان نمی تواند به رابط USB برگردد.
حفاظت بیش از حد را اجرا کنید
در محافظت بیش از حد از رابط های USB ، دیودها نیز نقش مهمی ایفا می کنند. هنگامی که خروجی فعلی از رابط USB از مقدار تنظیم شده فراتر رود ، می توان با اتصال یک دیود به صورت سری در مدار ، محافظت از جریان بیش از حد حاصل کرد. هنگامی که جریان خیلی زیاد باشد ، دیود گرم می شود و یک افت ولتاژ ایجاد می کند و از این طریق بزرگی جریان را محدود می کند. هنگامی که جریان به مقدار حد دیود می رسد ، دیود از بین می رود و مدار را قطع می کند و از آسیب بیش از حد تجهیزات جلوگیری می کند یا آسیب می بیند.
محافظت از ولتاژ معکوس
در محافظت از ولتاژ از رابط های USB ، دیودها نیز می توانند نقش داشته باشند. هنگامی که ولتاژ ورودی رابط USB از مقدار تنظیم شده فراتر رود ، با موازی با یک دیود در مدار می توان از ولتاژ معکوس استفاده کرد. هنگامی که ولتاژ خیلی زیاد باشد ، دیود تجزیه و رفتار معکوس می کند و ولتاژ اضافی را به زمین آزاد می کند تا از تجهیزات در برابر آسیب محافظت کند. لازم به ذکر است که این روش محافظت از ولتاژ معکوس نیاز به انتخاب مدل ها و پارامترهای مناسب دیود دارد تا اطمینان حاصل شود که دیود تحت ولتاژ عملیاتی عادی انجام نمی شود.
پایداری مدار را تقویت کنید
علاوه بر توابع محافظ خاص ذکر شده در بالا ، دیودها همچنین می توانند پایداری مدارهای رابط USB را تقویت کنند. اتصال دیودها به صورت سری یا موازی در یک مدار می تواند یک تنظیم کننده ولتاژ یا مدار محدود کننده جریان را تشکیل دهد ، در نتیجه تثبیت ولتاژ خروجی یا محدود کردن میزان جریان خروجی. این امر به جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات ناشی از نوسانات ولتاژ یا تغییرات ناگهانی جریان کمک می کند.
4 ، روند توسعه دیودها در رابط USB محافظت فعلی
با توسعه مداوم فناوری رابط USB و گسترش زمینه های کاربردی ، کاربرد دیودها در محافظت فعلی رابط USB نیز روند متنوع تر و هوشمندانه تری نشان می دهد. از یک طرف ، با بهبود مداوم سرعت انتقال رابط USB و حجم داده ، الزامات محافظت فعلی نیز در حال افزایش است. این امر به دیودها نیاز دارد تا ولتاژ بالاتری ، جریان نشت پایین تر و سرعت پاسخ سریعتر داشته باشند. از طرف دیگر ، با توسعه سریع فناوری هایی مانند اینترنت اشیاء و خانه های هوشمند ، رابط های USB به طور فزاینده ای در دستگاه ها و سیستم های هوشمند مورد استفاده قرار می گیرند. این امر به دیودها نیاز دارد تا در ضمن ارائه محافظت فعلی ، دارای ویژگی هایی مانند مصرف کم مصرف ، قابلیت اطمینان زیاد و سهولت ادغام باشند.
https://www.trsemicon.com/diode/smd {2 }Diode/tvs {3 }Diode {4 }Smbj5-0ca.html