Aplikácia diód v správe napájania

Základné princípy a typy diód
Základné princípy
Ide o polovodičovú súčiastku zloženú z PN štruktúry s jednosmernou vodivosťou, ktorá umožňuje tok prúdu iba z anódy (oblasť P) ku katóde (oblasť N), pričom bráni spätnému prúdu. Táto charakteristika umožňuje diódam slúžiť ako usmerňovače, chrániče a spínače v obvodoch.

Hlavné typy
Bežne používané typy diód v správe napájania zahŕňajú:
Bežná usmerňovacia dióda:používa sa na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd.

Schottkyho dióda:S nízkym poklesom napätia vpred a rýchlym časom zotavenia sa bežne používa vo vysokofrekvenčných a nízkonapäťových aplikáciách.

Zenerova dióda:slúži na reguláciu napätia a prepäťovú ochranu.

TVS dióda:používa sa na potlačenie prechodného napätia na ochranu obvodov pred poškodením spôsobeným napäťovými špičkami.

Aplikácia diód v správe napájania
náprava
Rektifikácia je jednou z najzákladnejších aplikácií diód v správe napájania. Obvod usmerňovača premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd. Bežné obvody usmerňovača zahŕňajú:

Polvlnový usmerňovací obvod:s použitím iba kladnej polovice cyklu striedavého prúdu sa usmernenie dosiahne pomocou diódy na výstup nestabilného jednosmerného prúdu.

Úplný obvod usmerňovania vĺn:Pomocou stredovej odbočky transformátora a dvoch diód usmerňuje celý priebeh striedavého prúdu a poskytuje relatívne stabilný jednosmerný prúd.

Obvod mostového usmerňovača:pomocou štyroch diód dokáže dosiahnuť plné vlnové usmernenie bez stredového odbočovacieho transformátora a v súčasnosti je najpoužívanejšou metódou usmerňovania.

Regulácia napätia
Je to dôležité prepojenie na zabezpečenie stabilnej prevádzky elektronických zariadení. Zenerove diódy sú široko používané v obvodoch regulácie napätia kvôli ich stabilným charakteristikám prierazného napätia. Základným princípom je pripojenie Zenerovej diódy opačne paralelne na oboch koncoch záťaže. Keď napätie prekročí prierazné napätie Zenerovej diódy, Zenerova dióda vedie a odvádza nadmerný prúd, čím udržiava stabilné napätie záťaže.

Ochrana proti prepätiu
Pri správe napájania je kľúčová ochrana obvodov pred poškodením prepätím. Dióda TVS (dióda na potlačenie prechodného napätia) je komponent špeciálne navrhnutý na ochranu obvodov pred prechodnými napäťovými špičkami. Keď sa v obvode vyskytne prechod vysokého napätia, dióda TVS rýchlo povedie a odvedie prepätie na zem, aby chránila citlivé komponenty pred poškodením.

Spínaný režim napájania
Je dôležitou súčasťou moderného riadenia napájania a vďaka svojim efektívnym a stabilným vlastnostiam sa široko používa v rôznych elektronických zariadeniach. V spínaných zdrojoch napájania sa diódy používajú hlavne na dosiahnutie rektifikačných a voľnobežných funkcií. Kvôli nízkemu poklesu napätia vpred a rýchlej dobe zotavenia sa Schottkyho diódy často používajú vo výstupnej usmerňovacej časti spínaných zdrojov napájania na zlepšenie energetickej účinnosti a zníženie spotreby energie.

Ochrana proti spätnému prúdu
V niektorých obvodoch je nevyhnutné zabrániť poškodeniu obvodu spätným prúdom. Napríklad v zariadeniach napájaných z batérie môže zabránenie spätnému pripojeniu batérie zabrániť poškodeniu obvodu. Dióda môže byť zapojená do série v silovom obvode. Keď je polarita napájania správna, dióda vedie, čo umožňuje normálny tok prúdu; Keď je polarita napájacieho zdroja obrátená, dióda blokuje prúd a chráni obvod pred poškodením.

Analýza prípadov v praktických aplikáciách
Aplikácia diód v nabíjačkách
V zariadeniach, ako sú nabíjačky mobilných telefónov, sú diódy obzvlášť široko používané. Typická nabíjačka mobilných telefónov obsahuje viacero komponentov, ako je usmerňovanie, filtrovanie a stabilizácia napätia. Usmerňovacia časť zvyčajne využíva mostíkový usmerňovací obvod, ktorý pomocou štyroch usmerňovacích diód premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd. Časť na stabilizáciu napätia často využíva Zenerove diódy alebo integrované čipy na stabilizáciu napätia na zabezpečenie stability výstupného napätia.

Aplikácia diód v napájaní počítača
Počítačové napájanie je typickým prípadom použitia spínaného zdroja. Počítačový napájací zdroj premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd cez obvod usmerňovača a potom prevádza napájanie cez obvod vysokofrekvenčného spínača. Schottkyho diódy sa často používajú v obvodoch usmerňovačov na zlepšenie účinnosti konverzie. Na ochranu vnútorných obvodov počítačov sa na vstupných svorkách napájania bežne používajú diódy TVS, aby sa zabránilo poškodeniu zariadenia prechodným napätím.

Aplikácia diód vo fotovoltaických systémoch
Vo fotovoltaických systémoch na výrobu energie zohrávajú kľúčovú úlohu aj diódy. Každý fotovoltaický modul vyžaduje antireverzné diódy (alebo bypass diódy), aby sa zabránilo tomu, že spätný prúd generovaný modulom v prípade zatienenia alebo poškodenia ovplyvní výkon celého systému. Medzitým sa Zenerove diódy bežne používajú na reguláciu napätia a prepäťovú ochranu, aby sa zabezpečila stabilná prevádzka systému v rôznych pracovných podmienkach.

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