我在我电路的 5V/GND 轨道上绑了一个 6V 齐纳二极管,我想知道如果我的电源以某种方式失败将 12V 直接传递到我的电路板的其余部分会发生什么。
齐纳二极管肯定会炸,但之后会发生什么?我可以肯定地说结果是短路还是开路?有什么方法可以确保我短路(从而保护板上的其他组件)?我已经了解了所有关于二极管的知识,但是没有人提到你炸了一个之后会发生什么。
我在我电路的 5V/GND 轨道上绑了一个 6V 齐纳二极管,我想知道如果我的电源以某种方式失败将 12V 直接传递到我的电路板的其余部分会发生什么。
齐纳二极管肯定会炸,但之后会发生什么?我可以肯定地说结果是短路还是开路?有什么方法可以确保我短路(从而保护板上的其他组件)?我已经了解了所有关于二极管的知识,但是没有人提到你炸了一个之后会发生什么。
一、为什么齐纳二极管会炸?您可能有一个 12V 电源为您的稳压器供电,但您的电源必须在某处有保险丝或断路器以确保安全。如果此保险丝或断路器具有齐纳管可以承受的额定电流,那么当保险丝关闭时,您的 PCB 应该受到齐纳管的保护,齐纳管不会受到伤害。如果电流额定值高于齐纳二极管所能承受的范围,那么你在选择限流器时犯了一个错误。
6V齐纳管的作用是什么?如果它的功能是保护电路的 5V 电压轨,那么我建议它不会做得很好。许多 5V 组件的最大输入电压约为 5.5V 或 6V,因此 6.2V 齐纳二极管不会有太大帮助。我不确定您的环境是什么样的,但如果您的调节器出现故障,通常最好关闭所有设备,而不是尝试让齐纳管运行所有设备。
用于防止错误情况的二极管的一种常见用途是在输入端子上使用反向偏置整流二极管。这样,如果有人将电源反向连接,功率将在您指定的二极管中耗散。确保该二极管的正向电压低于受保护组件上的最大反向电压。在这种配置中,当电源反向插入时,什么都不会起作用:电源电压将为 -0.7V。大概,您会注意到电源 LED 未亮起或电路无法正常工作,并纠正您的错误。
其次,不,你不能说结果是短路还是开路。您已经在规格之外操作了设备,所以任何事情都可能发生。
所有齐纳二极管都有数据表。
制造商向您承诺的数据表——如果您保持在数据表中描述的某些严格限制内,则制造商保证设备将按照数据表中的描述工作;如果您保持在数据表中描述的其他稍微宽松的限制范围内,则制造商保证不会对设备造成永久性损坏,并且当它返回到狭窄范围时,设备稍后将按描述工作。
无法保证设备在严格限制之外会做什么,因此优秀的设计人员会假设最坏的情况会在该范围之外发生。然后,当客户对他们的电路板做的事情远远超出他们的预期时,设计师会惊喜地发现还有任何东西可以挽救:-)。
如果您在电源和电路板之间放置一个功率电阻器,您可以选择一个电阻器,这样它可以限制电流,即使电阻器的一端有 12 V,齐纳二极管也可以使电阻器的另一端保持关闭在不超过齐纳最大功率规格的情况下达到 6 V。
如果齐纳二极管确实超过了它的最大功率规格,我们应该假设会发生最坏的事情——在这种情况下,它无法打开。
保护组件免受过电压影响的更复杂的方法包括:各种撬棒电路(一个示例);在进入稳压器之前使用类似的电阻器来限制上游功率;使用火花隙将输入电压限制为 600 V;以及当输入“看起来错误”时会自行关闭的各种电路,这些电路使用在关闭时可以轻松保持数百伏电压的晶体管(如何防止汽车负载突降?)。
您可以考虑使用晶闸管撬棒电路。
如果电压上升到足以导致齐纳二极管击穿,则晶闸管被触发并短路电源。如果保险丝没有熔断(或不存在),晶闸管将保持开启,直到电流关闭。C1 降低对噪声的敏感性。
“撬棍”一词是来自第三轨电气化系统的铁路术语。在紧急情况下,巡线员可以通过将撬棍扔到火线和轨道上的其中一条运行轨道之间来切断电源。
由于晶闸管导通电压的可变性,该电路不是很精确。有关更多想法和改进,请参阅Axotron 撬棒电路。
通常,您不能指望组件的未定义行为——因为它可能是未定义的。
我建议安装保险丝(常规线保险丝或自动复位聚合物保险丝),以限制电路在不烧断齐纳二极管的情况下可以承受的电流量。
或者,您可以在电路中串联一个电阻器 - 如果您的预期功耗非常低,这不会对您产生太大影响,并且只是将电路作为辅助的、效率较低的电源来保护。
一般来说,保险丝是控制故障的好主意,我想知道为什么人们会忘记它们。