Comment fonctionne la protection par diode

La gamme de diodes ne se limite pas aux redresseurs. En fait, ce domaine est très vaste. Entre autres choses, les diodes sont utilisées à des fins de protection. Par exemple, pour protéger les appareils électroniques lorsqu'ils sont mal allumés avec la mauvaise polarité, pour protéger les entrées de divers circuits contre les surcharges, pour éviter d'endommager les commutateurs à semi-conducteurs des impulsions EMF auto-induites qui se produisent lors de la désactivation des charges inductives, etc. n.m.

Pour protéger les entrées des microcircuits numériques et analogiques contre les surtensions, des circuits de deux diodes sont utilisés, qui sont connectés dans le sens opposé aux rails d'alimentation du microcircuit, et le point médian du circuit de diode est connecté à l'entrée protégée.

Si une tension normale est appliquée à l'entrée du circuit, les diodes sont à l'état fermé et n'ont presque aucun effet sur le fonctionnement du microcircuit et du circuit dans son ensemble.

Mais dès que le potentiel de l'entrée protégée dépasse la tension d'alimentation, l'une des diodes passe à l'état conducteur et manipule cette entrée, limitant ainsi le potentiel d'entrée autorisé à la valeur de la tension d'alimentation plus la chute de tension directe aux bornes du diode.

De tels circuits sont parfois inclus immédiatement dans un microcircuit intégré au stade de la conception de son cristal ou placés ultérieurement dans un circuit, au stade du développement d'un nœud, d'un bloc ou de l'ensemble du dispositif. Des assemblages de protection à deux diodes sont également réalisés sous forme de composants microélectroniques prêts à l'emploi dans des boîtiers à transistors à trois bornes.

Si la plage de tension de protection doit être étendue, au lieu d'être connectées aux bus avec des potentiels d'alimentation, les diodes sont connectées à des points avec d'autres potentiels qui fourniront la plage autorisée requise.

Les longues lignes de câble subissent parfois de fortes interférences, par exemple des coups de foudre. Pour se protéger contre eux, des circuits plus complexes contenant non seulement deux diodes, mais également des résistances, des limiteurs, des condensateurs et des varistances peuvent être nécessaires.

Lors de la désactivation d'une charge inductive, par exemple une bobine de relais, un starter, un électroaimant, un moteur électrique ou un démarreur magnétique, selon la loi de l'induction électromagnétique, une impulsion EMF d'auto-induction se produit.

Comme vous le savez, la force électromotrice de l'auto-induction empêche le courant de diminuer à travers toute inductance, essayant en quelque sorte de maintenir le courant à travers elle inchangé. Mais au moment où la source de courant de la bobine est coupée, le champ magnétique de l'inductance doit dissiper son énergie quelque part, dont la valeur est

Ainsi, dès que l'inductance est désactivée, elle devient elle-même une source de tension et de courant, et à ce moment apparaît une tension sur l'interrupteur fermé dont la valeur peut être dangereuse pour l'interrupteur. Avec les commutateurs à semi-conducteurs, cela endommage le commutateur lui-même car l'énergie se dissipe rapidement et à une puissance de commutation très élevée. Pour les interrupteurs mécaniques, les conséquences peuvent être des étincelles et des brûlures des contacts.

De par sa simplicité, la protection par diode est très courante et permet de protéger divers interrupteurs interagissant avec une charge inductive.

Pour protéger l'interrupteur avec une charge inductive, la diode est connectée en parallèle avec la bobine dans une direction telle que lorsque le courant de fonctionnement traverse initialement la bobine, la diode sera verrouillée. Mais dès que le courant dans la bobine est coupé, une FEM d'auto-induction se produit, qui a la polarité opposée à la tension précédemment appliquée à l'inductance.

Cette auto-inductance emf déverrouille la diode, et maintenant le courant qui était auparavant dirigé à travers l'inductance se déplace à travers la diode, et l'énergie du champ magnétique est dissipée sur la diode ou sur le circuit d'extinction auquel elle est connectée. De cette façon, l'interrupteur à bascule ne sera pas endommagé par une tension excessive appliquée à ses électrodes.

Lorsque le circuit de protection ne comprend qu'une seule diode, la tension aux bornes de la bobine sera égale à la chute de tension directe aux bornes de la diode, c'est-à-dire de l'ordre de 0,7 à 1,2 volts, selon l'intensité du courant.

Mais comme la tension dans la diode dans ce cas est faible, le courant chutera lentement et, pour accélérer l'arrêt de la charge, il peut être nécessaire d'utiliser un circuit de protection plus complexe, qui comprend non seulement une diode, mais aussi une diode zener en série, ou une diode avec résistance ou varistance - un circuit d'extinction complet.