Diodien käyttö tehonhallinnassa

Diodien perusperiaatteet ja tyypit
Perusperiaatteet
Se on puolijohdelaite, joka koostuu PN-rakenteesta, jonka johtavuus on yksisuuntainen ja joka sallii virran kulkea vain anodilta (P-alue) katodille (N-alue), samalla kun se estää käänteisen virran. Tämän ominaisuuden ansiosta diodit voivat toimia piireissä tasasuuntaajina, suojina ja kytkiminä.

Päätyypit
Yleisimmin käytettyjä diodityyppejä virranhallinnassa ovat:
Tavallinen tasasuuntaajadiodi:käytetään muuntamaan vaihtovirta tasavirraksi.

Schottky-diodi:Pienellä eteenpäin suuntautuvalla jännitehäviöllä ja nopealla palautumisajalla sitä käytetään yleisesti korkeataajuisissa ja pienjännitesovelluksissa.

Zener-diodi:käytetään jännitteen säätelyyn ja ylijännitesuojaan.

TVS-diodi:käytetään transienttijännitteen vaimentamiseen suojaamaan piirejä jännitepiippujen aiheuttamilta vaurioilta.

Diodien käyttö tehonhallinnassa
oikaisu
Tasasuuntaus on yksi diodien perussovelluksista virranhallinnassa. Tasasuuntaajapiiri muuntaa vaihtovirran tasavirraksi. Yleisiä tasasuuntaajapiirejä ovat seuraavat:

Puoliaallon tasasuuntauspiiri:käyttämällä vain vaihtovirtatehon positiivista puolijaksoa, tasasuuntaus saadaan aikaan diodilla, joka tuottaa epävakaa tasavirtaa.

Täysaallon tasasuuntauspiiri:Muuntajan keskihanan ja kahden diodin avulla se tasasuuntaa koko AC-aaltomuodon ja tuottaa suhteellisen vakaan tasavirran.

Siltatasasuuntaajan piiri:käyttämällä neljää diodia, se voi saavuttaa täyden aallon tasasuuntauksen ilman keskivälimuuntajaa, ja se on tällä hetkellä laajimmin käytetty tasasuuntausmenetelmä.

Jännitteen säätö
Se on tärkeä linkki elektronisten laitteiden vakaan toiminnan varmistamiseksi. Zener-diodeja käytetään laajalti jännitteensäätöpiireissä niiden vakaiden läpilyöntijänniteominaisuuksien vuoksi. Perusperiaate on kytkeä Zener-diodi käänteisesti rinnakkain kuorman molemmissa päissä. Kun jännite ylittää Zener-diodin läpilyöntijännitteen, Zener-diodi johtaa ja ohjaa liiallista virtaa ylläpitäen siten vakaan kuormitusjännitteen.

Ylijännitesuoja
Virranhallinnassa piirien suojaaminen ylijännitevaurioilta on ratkaisevan tärkeää. TVS-diodi (transient Voltage Supression Diode) on komponentti, joka on erityisesti suunniteltu suojaamaan piirejä ohimeneviltä jännitepiikkeiltä. Kun piirissä tapahtuu suurjännitetransientti, TVS-diodi johtaa nopeasti ja ohjaa ylijännitteen maahan suojatakseen herkkiä komponentteja vaurioilta.

Hakkuritilan virtalähde
Se on tärkeä osa nykyaikaista virranhallintaa, ja sen tehokkaat ja vakaat ominaisuudet tekevät siitä laajan käytön erilaisissa elektronisissa laitteissa. Hakkuriteholähteissä diodeja käytetään pääasiassa tasasuuntaus- ja vapaakäyntitoimintojen saavuttamiseen. Pienen jännitehäviön ja nopean palautumisajan ansiosta Schottky-diodeja käytetään usein hakkuriteholähteiden lähdön tasasuuntausosassa tehokkuuden parantamiseksi ja virrankulutuksen vähentämiseksi.

Käänteisvirtasuojaus
Joissakin piireissä on välttämätöntä estää käänteisvirtaa vahingoittamasta piiriä. Esimerkiksi akkukäyttöisissä laitteissa akun käänteisen kytkennän estäminen voi estää piirien vaurioitumisen. Diodi voidaan kytkeä sarjaan tehopiirissä. Kun tehon napaisuus on oikea, diodi johtaa, jolloin virta kulkee normaalisti; Kun virtalähteen napaisuus on käänteinen, diodi estää virran ja suojaa piiriä vaurioilta.

Tapausanalyysi käytännön sovelluksissa
Diodien käyttö latureissa
Laitteissa, kuten matkapuhelinlatureissa, diodeja käytetään erityisen laajalti. Tyypillinen matkapuhelimen laturi sisältää useita komponentteja, kuten tasasuuntauksen, suodatuksen ja jännitteen stabiloinnin. Tasasuuntausosassa käytetään yleensä siltatasasuuntaajapiiriä, joka muuntaa vaihtosähkön tasavirraksi neljällä tasasuuntaajadiodilla. Jännitteen stabilointiosassa käytetään usein Zener-diodeja tai integroituja jännitteen stabilointisiruja lähtöjännitteen vakauden varmistamiseksi.

Diodien käyttö tietokoneen virtalähteessä
Tietokoneen virtalähde on tyypillinen kytkentävirtalähteen sovellus. Tietokoneen virtalähde muuntaa vaihtovirran tasavirraksi tasasuuntaajapiirin kautta ja muuntaa sitten tehon suurtaajuisen kytkinpiirin kautta. Schottky-diodeja käytetään usein tasasuuntaajapiireissä muunnostehokkuuden parantamiseksi. Tietokoneiden sisäisten piirien suojaamiseksi TVS-diodeja käytetään yleisesti tehontuloliittimissä estämään laitteiden ohimeneviä jännitevaurioita.

Diodien käyttö aurinkosähköjärjestelmissä
Aurinkosähköisissä sähköntuotantojärjestelmissä diodeilla on myös ratkaiseva rooli. Jokainen aurinkosähkömoduuli vaatii vastasuuntaisia ​​diodeja (tai ohitusdiodeja), jotta moduulin varjostuksen tai vaurion aiheuttama vastavirta ei vaikuta koko järjestelmän suorituskykyyn. Samaan aikaan Zener-diodeja käytetään yleisesti jännitteen säätelyyn ja ylijännitesuojaukseen järjestelmän vakaan toiminnan varmistamiseksi erilaisissa käyttöolosuhteissa.

https://www.trrsemicon.com/transistor/tvs-diode-smbj150a.html