Diode Array : Trong hướng dẫn trước, chúng ta đã biết về Điốt tín hiệu chuyển mạch nhỏ. Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tiếp tục với Điốt tín hiệu bằng cách tìm hiểu Diode Array, cấu hình của nó tức là Anode chung, Cathode chung hoặc Isolated và cuối cùng, một ứng dụng là Freewheeling Diode.
Giới thiệu Diode Array
Ngày nay, thị trường thiết bị xử lý tín hiệu truyền thông kỹ thuật số và các thiết bị di động khác có nhu cầu phát triển một số lượng lớn các linh kiện điện tử kích thước nhỏ. Việc tích hợp nhiều chức năng và thu nhỏ các thành phần điện tử trên bo mạch do hạn chế về không gian bo mạch từ đó cung cấp yêu cầu của các công nghệ đóng gói khác.
Điốt tín hiệu được sử dụng trong các hoạt động chuyển mạch, ngắt mạch trên đó tập trung dạng sóng thời gian ngắn, đường tuyền dữ liệu tốc độ cao và các cổng kết nối song song I / O khác. Những điốt tín hiệu này có ứng dụng to lớn trong xử lý tín hiệu và truyền thông kỹ thuật số.
Có một loạt các điốt tín hiệu có sẵn trên thị trường. Trong số đó, diode tín hiệu sê-ri 1N4148 được sử dụng rộng rãi trong một số lượng lớn các mạch điện tử do kích thước nhỏ, yêu cầu công suất và các thông số hữu ích khác. Trong sơ đồ sau, chân 5 được sử dụng để nối đất.
Để chống lại yêu cầu về không gian trên bảng mạch kỹ thuật số, các điốt tín hiệu được kết nối song song tạo thành một mảng được gọi là diode array tín hiệu nhỏ. Chúng được bao bọc trong một hộp nhựa hoặc hộp kính trong các gói dòng đơn hoặc dòng kép, có từ 4 đến 14 điốt để cung cấp cấu hình cực âm chung hoặc cực dương chung.
Cấu hình diode array tín hiệu tiết kiệm không gian cung cấp khả năng bảo vệ phóng điện tĩnh, kiểm soát nhiệt và quá độ điện áp. Những ưu điểm này làm cho các diode array, lý tưởng để được đặt trong các mạch trên PCB.
Khi các điốt tín hiệu được kết nối nối tiếp với các đầu cấp nguồn tương ứng, khi đó các đường truyền dữ liệu được kết nối tại điểm giao nhau giữa hai điốt tín hiệu được bảo vệ khỏi các quá độ không cần thiết và do đó dữ liệu sẽ tiếp tục truyền dọc theo các đường truyển dữ liệu.
Nếu các điốt tín hiệu được kết nối 6 lần, thì mảng có thể bảo vệ tất cả 6 đường tín hiệu dữ liệu trong một gói từng dòng đơn lẻ. Các diode array tín hiệu có thể được sử dụng để điều chỉnh điện áp được áp dụng cho mạch trên PCB. Nếu điện áp đặt vào vượt quá định mức điện áp tối đa, thì năng lượng dư thừa được cung cấp sẽ bị phân tán dưới dạng nhiệt có thể làm hỏng thiết bị.
Chuỗi Diode Array
Để bảo vệ bo mạch khỏi điện áp quá mức, các điốt tín hiệu có thể được kết nối theo chuỗi hoặc theo cấu hình song song để cung cấp điện áp cố định đã biết trong giới hạn. Khi mắc nối tiếp các điốt tín hiệu thì dòng điện tối đa yêu cầu của các điốt trong mảng là như nhau và điện áp giảm tối đa trong mảng sẽ là tổng của tất cả các điện áp chuyển tiếp trong dãy điốt tín hiệu.
Trong dãy điốt tín hiệu trong cấu hình nối tiếp, điện áp đầu ra sẽ không đổi mặc dù có sự thay đổi của dòng điện trong tải được kết nối hoặc sự thay đổi của điện áp đầu vào được áp dụng. Do đó cung cấp điện áp không đổi được cung cấp bởi sự kết hợp chuỗi diode tín hiệu.
Vì điện áp giảm thuận của diode silicon là 0,7 V và dòng điện qua diode silicon thay đổi một số khá lớn, nên tín hiệu diode được kết nối phân cực thuận sẽ tạo thành một mạch của bộ điều chỉnh điện áp đơn giản.
Do đó, điện áp chuyển tiếp giảm riêng lẻ của mỗi diode tín hiệu trong tổ hợp nối tiếp được trừ đi từ điện áp đầu vào được áp dụng để khởi động một lượng điện áp nhất định trên điện trở tải được kết nối ở cuối mạch. Điều này là do điện trở ON của mỗi diode cùng với điện trở tải R.
Với việc bổ sung một số điốt tín hiệu nối tiếp, một lượng lớn điện áp sẽ xảy ra. Hơn nữa các điốt tín hiệu mắc nối tiếp, song song với điện trở tải R đóng vai trò như một mạch điều chỉnh điện áp.
Điốt Freewheel
Điốt Freewheel còn được gọi là diode flyback, điốt triệt tiêu hoặc điốt kẹp. Điốt Freewheel hoặc điốt triệt tiêu là sự kết hợp của các điốt tín hiệu nhỏ được kết hợp song song trên tải cảm ứng để ngăn chặn đột biến điện áp đột ngột khi một trong hai điện áp cung cấp hoặc tải cảm ứng được kết nối bị tắt, do đó Điốt Freewheel ngăn chặn việc chuyển đổi mạch khỏi hư hỏng.
Các loại điốt này cung cấp dòng điện êm ái cho tải được kết nối, do đó loại bỏ điện áp âm ở tải. Nó chủ yếu được thấy trong các bộ chỉnh lưu và có lẽ hữu ích trong điện tử công suất. Một ví dụ phổ biến về diode freewheel là 1N4007.
Nguyên tắc làm việc
Bất cứ khi nào nguồn điện áp được nối với công tắc và tải cuộn cảm thì sẽ có khả năng xảy ra hai trạng thái ổn định. Trong trường hợp đầu tiên khi công tắc đóng, cuộn cảm được kết nối ở cuối đóng vai trò là tải sẽ nhận được toàn bộ năng lượng từ điện áp đầu vào được đặt vào và do đó tất cả dòng điện trong mạch sẽ đi từ cực dương sang cực âm qua cuộn cảm. .
Trong trường hợp thứ hai khi công tắc được mở, tải điện dẫn bị giảm đột ngột dòng điện và sẽ chống lại nó bằng năng lượng từ trường tích lũy của nó.
Khi một điện thế dương được đặt vào sẽ có một thế năng âm lớn tập trung và khi đặt một thế năng âm sẽ có một điện thế dương lớn tập trung. Vì không có kết nối vật lý nào được thực hiện để truyền dòng điện, các hạt tải điện sẽ vượt qua vùng cấm của công tắc hoặc bóng bán dẫn.
Một diode freewheel ngăn chặn vấn đề giao nhau của các hạt tải điện với tải điện dẫn bằng cách cho phép cuộn cảm tạo ra dòng điện cho đến khi năng lượng được xuyên qua diode và dây trong một vòng liên tục.
Diode freewheel hoạt động như một diode phân cực thuận đối với cuộn cảm khi công tắc được mở, cho phép cuộn cảm dẫn dòng điện từ cực dương sang cực âm một cách liên tục. Điện áp hiện tại ở tải cuộn cảm sẽ là một hàm nhất định của điện áp giảm về phía trước của diode freewheel và tổng thời gian tiêu tán công suất của diode thường là vài mili giây.
Lựa chọn Điốt Freewheel – Diode Array
Tùy thuộc vào ứng dụng yêu cầu, người ta sẽ chọn một diode freewheel lý tưởng dựa trên các thông số như công suất dòng thuận tối đa, sụt áp thuận ít nhất và điện áp đánh thủng ngược thích hợp phù hợp nhất với điện áp ở cuộn cảm.
Điốt Schottky được ưu tiên tốt nhất trong các ứng dụng điốt bánh xe miễn phí trong bộ chuyển đổi chuyển mạch. Các điốt dòng phổ biến 1N4001, 1M5400 được sử dụng tốt nhất để tiêu tán năng lượng trong tải cảm ứng.
Ứng dụng Freewheel Diode
Điốt Freewheel được sử dụng cho các ứng dụng chuyển mạch trong mạch điều khiển rơ le, mạch điều khiển động cơ cầu H.
Trong những năm qua, tốc độ hoạt động của nhiều thiết bị loại chuyển mạch bán dẫn, bóng bán dẫn hoặc bất kỳ FET nào đã bị giảm xuống bằng cách bổ sung một diode freewheel ở phụ tải cảm ứng thay vì sử dụng Schottky, Zener và các loại điốt khác trong các ứng dụng nhất định. .
Nhưng trong những năm gần đây, Điốt Freewheel được sử dụng thường xuyên nhất do thời gian khôi phục ngược nhanh được cải thiện và sử dụng vật liệu bán dẫn cực nhanh có khả năng hoạt động ở tần số chuyển mạch cao hơn.