כיצד למנוע זרם הפוך דרך דיודות במודולי תקשורת?

1, עקרון הדיודה למניעת זרם הפוך
דיודה נוצרת על ידי שילוב של P - מוליך למחצה מסוג P - סוג מוליך למחצה ליצירת צומת PN, שיש לו מוליכות חד כיוונית. כאשר מיושם מתח קדימה על הדיודה, צומת ה- PN מתצער, האלקטרונים עוברים מאזור ה- N לאזור P, חורים עוברים מאזור ה- P לאזור N ויוצרים נתיב זרם והדיודה מתנהלת; כאשר מופעל מתח הפוך, צומת ה- PN מתרחב ויוצר מצב התנגדות גבוה, כאשר כמעט ללא זרם עובר והדיודה כבויה. על ידי שימוש במאפיין זה, דיודה מחוברת בסדרה במסוף קלט החשמל או בנתיב העברת אות קריטי של מודול התקשורת. כאשר קוטביות הכוח נכונה, הדיודה מתנהלת והזרם זורם כרגיל; כאשר הקוטביות של אספקת החשמל מתהפכת, הדיודה מתנתקת ומונעת כניסה של זרם הפוך למודול התקשורת ובכך מספקת הגנה.
2, יישום של סוגים שונים של דיודות בחיבור אנטי הפוך
(1) דיודה מיישר רגילה
דיודות מיישר רגילות הן הסוג הנפוץ ביותר של דיודות אנטי -הפוך. יש לו טיפת מתח נמוך קדימה ומתח פירוט הפוך גבוה, שיכול לעמוד בדרישות החיבור האנטי הפוך של מודולי תקשורת כללית. לדוגמה, 1N4007 הוא דיודה מיישר נפוצה עם מתח הפוך מקסימלי של 1000V וזרם קדימה מקסימלי של 1A, המתאים לכמה מודולי תקשורת חשמל נמוכים {}}. עם זאת, זמן ההתאוששות ההפוך של דיודות מיישר רגיל הוא ארוך יחסית, מה שעלול לגרום להפסדי מיתוג משמעותיים ביישומי תדרים גבוהים {}}.
(2) דיודה שוטקי
דיודות שוטקי ידועות בזכות ירידת המתח הנמוך קדימה ומאפייני מיתוג מהיר. בהשוואה לדיודות מיישר רגילות, לדיודות של שוטקי יש ירידת מתח קדימה נמוכה יותר, בדרך כלל בין 0.3V ל- 0.5V, מה שמסייע בהפחתת אובדן הכוח. יחד עם זאת, זמן ההתאוששות ההפוך שלו קצר ביותר, ברמה הננו -שנייה, מה שהופך אותו למתאים מאוד ליישומי חיבור אנטי הפוך במודולי תקשורת תדרים-. לדוגמה, 1N5819 הוא דיודה שוטקי נפוצה עם זרם קדימה מקסימלי של 1A ומתח הפוך שיא של 40 וולט, הנמצא בשימוש נרחב במכשירי תקשורת ניידים שונים.
(3) דיודה לשחזור מהיר
דיודה לשחזור מהיר משלבת כמה יתרונות של דיודות מיישר רגילות ודיודות שוטקי. יש לו ירידת מתח נמוך קדימה וזמן התאוששות מהירה הפוכה, בדרך כלל החל מעשרות ננו -שניות למאות ננו -שניות. מתח הפירוק ההפוך של דיודות התאוששות מהירה הוא גבוה יחסית ויכול לעמוד על נחשולי מתח הפוך גדולים. במודולי תקשורת מסוימים הדורשים ביצועים גבוהים, כגון ציוד תקשורת תעשייתי, גבוה - מודולי העברת נתונים מהירות וכו ', דיודות לשחזור מהיר הן בחירה אידיאלית.
3, מקרה עיצוב מעגלים בפועל
(1) מעגל הפוך אנטי הפוך פשוט
בקצה קלט הכוח של מודול התקשורת, ניתן לחבר דיודה פשוט בסדרה כדי להשיג הגנה אנטי הפוכה. לדוגמה, חבר את הטרמינל החיובי של דיודה 1N4007 לטרמינל החיובי של אספקת החשמל והטרמינל השלילי למסוף קלט הכוח של מודול התקשורת. כאשר קוטביות הכוח נכונה, הדיודה מתנהלת והעוצמה הנוכחית מספקת כוח למודול התקשורת; כאשר קוטביות הכוח מתהפכת, הדיודה מתנתקת ומונעת כניסה של זרם הפוך למודול התקשורת. למעגל זה יש מבנה פשוט ועלות נמוכה, אך הוא עלול לגרום לירידה מסוימת של מתח קדימה, וכתוצאה מכך ירידה קלה במתח אספקת החשמל.
(2) גשר נגד מעגל הפוך
עבור מודולי תקשורת הדורשים אספקת חשמל דו כיוונית או שאינם רגישים לקוטביות כוח, ניתן להשתמש במעגל הפוך נגד גשר. המעגל ההפוך נגד הגשר מורכב מארבע דיודות, המבטיחות כי הזרם עובר דרך מודול התקשורת בכיוון הנכון ללא קשר לקוטביות של אספקת החשמל. לדוגמה, בכניסת הכוח של מודול התקשורת האלחוטית, משמשים ארבע דיודות 1N5819 Schottky ליצירת מעגל גשר, שיכול לספק כוח יציב למודול התקשורת כאשר הכוח מחובר לכיוון קדימה או הפוך. היתרון של מעגל הפוך נגד גשר הוא שהוא יכול להסתגל לקוטביות כוח שונות, אך מבנה המעגל מורכב יחסית והעלות גבוהה.
(3) מעגל הפוך אנטי עם תפקוד מגן
על מנת לשפר עוד יותר את האבטחה של מודול התקשורת, ניתן להוסיף רכיבי מגן אחרים למעגל ההפוך. לדוגמה, נתיך מחובר בסדרה מאחורי הדיודה. כאשר מתרחש זרם קצר או זרם יתר, הנתיך נמס, מנתק את אספקת החשמל ומגן על מודול התקשורת מפני נזק. ניתן לחבר במקביל דיודה לדיכוי מתח חולף (TVS) במקביל בקצה כניסת הכוח כדי לספוג מתח יתר חולף בקו החשמל ולמנוע ממנו לגרום להשפעה על מודול התקשורת.
4, אמצעי זהירות ביישום
(1) בחירת פרמטרים של דיודה
בבחירת דיודות אנטי הפוך, יש צורך לבחור פרמטרים מתאימים על סמך הצרכים בפועל של מודול התקשורת. שקול פרמטרים כמו זרם מקסימלי קדימה, מתח פירוט הפוך, ירידת מתח קדימה וזמן התאוששות הפוך של הדיודה. אם הזרם המקסימלי קדימה קטן מדי, הוא עלול לגרום לחימום יתר של דיודה ונזק; מתח הפירוק ההפוך נמוך מכדי לעמוד במתח המתח ההפוך של אספקת החשמל; ירידת מתח קדימה מוגזמת יכולה להוריד את מתח אספקת החשמל ולהשפיע על הפעולה הרגילה של מודול התקשורת; זמן התאוששות ארוך הפוך יכול לגרום להפסדי מיתוג משמעותיים ביישומי תדרים- גבוהים.
(2) עיצוב פיזור חום
במהלך הפעולה, דיודות מייצרות כמות מסוימת של חום. אם פיזור החום גרוע, הוא יכול לגרום לטמפרטורת הדיודה לעלות, ולהשפיע על ביצועיו ותוחלת החיים שלו. בעת תכנון מודולי תקשורת, יש לקחת בחשבון את פיזור החום של דיודות. ניתן לשפר את השפעת פיזור החום של דיודות על ידי הוספת כיורי חום, שיפור תנאי האוורור ושיטות אחרות.
(3) פריסת מעגלים
לפריסת מעגלים סבירה יש גם השפעה משמעותית על הביצועים של מעגל אנטי הפוך. נסה לקצר את קו החיבור בין הדיודה למודול התקשורת ככל האפשר, להפחית את ההתנגדות וההשראות בקו ולמזער את הפרעות האות וירידת המתח. בינתיים, חשוב להימנע מהפרעות אלקטרומגנטיות בין דיודות לרכיבים אחרים.
(4) בדיקה ואימות
לאחר השלמת התכנון נגד המעגל ההפוך, יש צורך בבדיקה ואימות קפדני. כדי לדמות מצבי היפוך של קוטביות כוח אפשרית שונים, בדוק אם מודול התקשורת יכול לעבוד כראוי והאם הדיודה יכולה למנוע ביעילות זרם הפוך. יחד עם זאת, יש צורך לבדוק את יציבות הביצועים של המעגל בתנאים סביבתיים שונים כמו טמפרטורה ולחות.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd- diode/1ss355-sod-123.html