Primjena dioda u upravljanju električnom energijom

Osnovni principi i vrste dioda
Osnovni principi
To je poluvodički uređaj sastavljen od PN strukture s jednosmjernom vodljivošću, koja samo dopušta protok struje od anode (P područje) do katode (N područje), dok sprječava povratnu struju. Ova karakteristika omogućuje diodama da služe kao ispravljači, zaštitnici i sklopke u krugovima.

Glavne vrste
Uobičajene vrste dioda u upravljanju napajanjem uključuju:
Obična ispravljačka dioda:koristi se za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu.

Schottky dioda:S niskim padom napona i brzim vremenom oporavka, obično se koristi u visokofrekventnim i niskonaponskim aplikacijama.

Zener dioda:koristi se za regulaciju napona i zaštitu od prenapona.

TVS dioda:koristi se za prigušivanje prolaznog napona radi zaštite strujnih krugova od oštećenja uzrokovanih skokovima napona.

Primjena dioda u upravljanju električnom energijom
ispravljanje
Ispravljanje je jedna od najosnovnijih primjena dioda u upravljanju energijom. Ispravljački krug pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu. Uobičajeni krugovi ispravljača uključuju sljedeće:

Krug poluvalnog ispravljanja:korištenjem samo pozitivne polovice ciklusa izmjenične struje, ispravljanje se postiže putem diode za izlaz nestabilne istosmjerne struje.

Puni valni ispravljački krug:Koristeći središnju slavinu transformatora i dvije diode, ispravlja cijeli AC valni oblik i daje relativno stabilnu istosmjernu struju.

Krug mostnog ispravljača:korištenjem četiri diode, može postići punovalno ispravljanje bez središnjeg transformatora i trenutno je najraširenija metoda ispravljanja.

Regulacija napona
Važna je karika za osiguranje stabilnog rada elektroničkih uređaja. Zener diode se naširoko koriste u krugovima regulacije napona zbog svojih stabilnih karakteristika probojnog napona. Osnovno načelo je spojiti Zener diodu obrnuto paralelno na oba kraja opterećenja. Kada napon prijeđe probojni napon Zener diode, Zener dioda provodi i preusmjerava prekomjernu struju, čime se održava stabilan napon opterećenja.

Zaštita od prenapona
U upravljanju napajanjem ključna je zaštita strujnih krugova od oštećenja od prenapona. TVS dioda (dioda za suzbijanje prijelaznog napona) komponenta je posebno dizajnirana za zaštitu krugova od prijelaznih skokova napona. Kada se u krugu pojavi visokonaponski prijelaz, TVS dioda će brzo provoditi, preusmjeravajući prenapon na uzemljenje kako bi zaštitila osjetljive komponente od oštećenja.

Preklopno napajanje
Važna je komponenta modernog upravljanja napajanjem, a njegove učinkovite i stabilne karakteristike čine ga širokom primjenom u raznim elektroničkim uređajima. U napajanjima s prekidačem, diode se uglavnom koriste za postizanje funkcija ispravljanja i slobodnog hoda. Zbog niskog pada napona i brzog vremena oporavka, Schottky diode se često koriste u izlaznom ispravljačkom dijelu prekidačkih izvora napajanja kako bi se poboljšala energetska učinkovitost i smanjila potrošnja energije.

Zaštita od povratne struje
U nekim je krugovima bitno spriječiti da povratna struja ošteti krug. Na primjer, u uređajima s baterijskim napajanjem, sprječavanje obrnutog spajanja baterije može spriječiti oštećenje kruga. Dioda se može spojiti serijski u strujni krug. Kada je polaritet napajanja ispravan, dioda provodi, dopuštajući struji da teče normalno; Kada je polaritet napajanja obrnut, dioda blokira struju i štiti krug od oštećenja.

Analiza slučaja u praktičnim primjenama
Primjena dioda u punjačima
U uređajima kao što su punjači za mobilne telefone, diode su osobito široko korištene. Tipični punjač za mobilni telefon uključuje više komponenti kao što su ispravljanje, filtriranje i stabilizacija napona. Ispravljački dio obično koristi premosni ispravljački krug, koji pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu pomoću četiri ispravljačke diode. Dio za stabilizaciju napona često koristi Zener diode ili integrirane čipove za stabilizaciju napona kako bi se osigurala stabilnost izlaznog napona.

Primjena dioda u napajanju računala
Napajanje računala tipičan je slučaj primjene prekidačkog napajanja. Napajanje računala pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu struju kroz ispravljački krug, a zatim pretvara struju kroz visokofrekventni sklopni krug. Schottky diode se često koriste u ispravljačkim krugovima za poboljšanje učinkovitosti pretvorbe. Kako bi se zaštitili unutarnji krugovi računala, TVS diode se obično koriste na terminalima za napajanje kako bi se spriječilo oštećenje opreme od prolaznog napona.

Primjena dioda u fotonaponskim sustavima
U fotonaponskim sustavima za proizvodnju električne energije diode također igraju presudnu ulogu. Svaki fotonaponski modul zahtijeva antireverzne diode (ili premosne diode) kako bi se spriječilo da reverzna struja koju generira modul u slučaju zasjenjenja ili oštećenja utječe na performanse cijelog sustava. U međuvremenu, Zener diode se obično koriste za regulaciju napona i zaštitu od prenapona kako bi se osigurao stabilan rad sustava u različitim radnim uvjetima.

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