Los diodos de protección esencialmente hacen lo que se conoce como “sujetar” el voltaje entrante dentro de ciertos límites.
Mira el diagrama a continuación;
- Cómo explicar en detalle la variación de la resistencia del diodo con una diferencia de potencial creciente cuando se polariza hacia adelante
- ¿Cómo se forma una región de agotamiento en polarización inversa?
- ¿Es posible tener corriente cero en cualquier cruce?
- ¿Cuál es la diferencia entre el voltaje de un regulador IC 7805 y el diodo Zener?
- ¿Podemos poner dos diodos en paralelo para tener una capacidad de carga de corriente doble?
La caída de tensión directa de los diodos mostrados es de 0.3v;
Si el Vin supera Vcc + 0.3v, entonces Vout = Vcc + 0.3v y el Voltaje adicional (Vin – Vout) estará en R1
Si el Vin cae por debajo de GND – 0.3v, entonces Vout = GND – 0.3v y el Voltaje adicional (Vin – Vout) estará en R1.
Por lo tanto, esto garantiza que Vout esté siempre entre (Vcc + 0.3v) y (GND – 0.3v).
Para la mayoría de los circuitos, una entrada dentro de estos límites es segura. La entrada se ‘sujeta’ dentro de este rango.
En el diagrama, se han utilizado diodos Schottky (BAT54) con una caída de voltaje menor de 0.3v. Un diodo ordinario estaría alrededor de 0.7v.
La mayoría de los circuitos integrados tienen esta disposición de diodos de protección integrados en las entradas, por ejemplo, puertas lógicas y amplificadores operacionales. Sin embargo, a menudo son de baja potencia, por lo que se utilizan dispositivos externos adicionales.
Dado que la condición de sobretensión en Vin podría ser extremadamente alta si se trata de una descarga electrostática, un rayo de luz o un ruido inducido, se eligen diodos especializados diseñados para manejar rápidamente altas tensiones y corrientes transitorias. Deben tenerse en cuenta otros factores como la capacitancia para garantizar que el voltaje en Vout se mantenga dentro de los límites durante un transitorio rápido (podría ser una cuestión de vida o muerte, por ejemplo, en un controlador de motor de avión durante un vuelo).
Para las señales de CA / CC en las que no queremos sujetar a una fuente, se puede usar un método de diodo Zener. Considere el siguiente ejemplo;
Para un Zener, la caída directa será 0.7v, la caída inversa es el voltaje Zener.
Entonces, para un Zener de 5.1v en el circuito con dos diodos arriba (segundo diagrama), la salida se fijará a;
Vout = ± (5.1v + 0.7v) = ± 5.8v
Entonces, si Vin> ± 5.8v, el Voltaje adicional estará a través de R.
Nuevamente, hay una gama de dispositivos con características que están diseñados para esta función e incluso un componente especial conocido como diodos TVS (Supresión de voltaje transitorio) o Transorb, que son dos diodos Zener consecutivos como se muestra en un solo componente. Nuevamente, específicamente diseñado para manejar transitorios rápidos de alto voltaje y corriente.
Tenga en cuenta que cuando se conecta a la fuente de alimentación como en el primer ejemplo, el exceso de voltaje y corriente se absorbe en la fuente, sin embargo, con este esquema, los diodos (TVS) tienen que absorber todo el exceso de energía solo, y esto podría ser MUCHO. El circuito básicamente está acortando el transitorio entrante para que toda esa energía fluya a través del dispositivo.
En electrónica crítica de seguridad, como aeroespacial, espacial y de defensa, la encontrará en todas partes, para garantizar que la electrónica esté protegida contra fallas debido a una entrada desconocida o peligrosa.
Estos son ejemplos muy simples de los dos métodos más comunes, probablemente mejor leerlos mediante la búsqueda de los términos básicos que proporcioné.
