Apa yang terjadi setelah dioda zener rusak?

Saya telah memasang dioda zener 6V melintasi rel 5V / GND di sirkuit saya, dan saya ingin tahu apa yang akan terjadi jika pasokan saya gagal melewati 12V langsung ke seluruh papan saya.

Zener pasti akan menggoreng, tetapi apa yang terjadi setelahnya? Dapatkah saya mengatakan dengan pasti apakah hasilnya adalah hubungan pendek atau terbuka? Apakah ada cara untuk memastikan saya kekurangan (dengan demikian melindungi komponen lain di papan tulis)? Saya sudah belajar semua tentang dioda, tetapi tidak ada yang menyebutkan apa yang terjadi setelah Anda menggorengnya.

Semua dioda zener memiliki lembar data.

Lembar data seperti janji yang diberikan pabrikan kepada Anda - jika Anda tetap dalam batas ketat yang dijelaskan dalam lembar data, maka pabrikan menjamin bahwa perangkat akan bekerja seperti yang dijelaskan dalam lembar data; jika Anda tetap berada dalam batas-batas lain yang agak lebih longgar yang dijelaskan dalam lembar data, maka pabrikan menjamin bahwa tidak akan terjadi kerusakan permanen pada perangkat, dan ketika kembali ke kisaran yang ketat, perangkat tersebut nantinya akan berfungsi seperti yang dijelaskan.

Tidak ada jaminan untuk apa tepatnya perangkat akan melakukan di luar batas ketat, dan desainer yang baik menganggap bahwa Hal Terburuk yang Mungkin akan terjadi di luar kisaran itu. Kemudian ketika pelanggan melakukan hal-hal pada papan mereka jauh melampaui apa yang seharusnya mereka lakukan, para desainer terkejut bahwa ada sesuatu yang tersisa untuk diselamatkan :-).

Jika Anda meletakkan resistor daya antara catu daya dan papan Anda, Anda dapat memilih resistor sedemikian rupa sehingga dapat membatasi arus sehingga bahkan dengan 12 V di salah satu ujung resistor, zener dapat menahan ujung resistor yang lain. hingga 6 V tanpa melebihi spesifikasi daya maksimum zener.

Jika zener pernah melebihi spesifikasi daya maksimumnya, kita harus mengasumsikan Hal Terburuk yang Mungkin akan terjadi - dalam hal ini, ia gagal dibuka.

Metode yang lebih canggih untuk melindungi komponen dari tegangan berlebih meliputi: berbagai sirkuit linggis ( satu contoh ); menggunakan resistor serupa untuk membatasi daya hulu sebelum masuk ke regulator tegangan; menggunakan celah percikan untuk membatasi tegangan masuk hingga 600 V; dan berbagai sirkuit yang mati ketika input "terlihat salah" menggunakan transistor yang dapat dengan mudah menahan beberapa ratus volt ketika dimatikan ( Bagaimana cara melindungi terhadap dump beban otomotif? ).

Pertama, mengapa zener digoreng? Anda mungkin memiliki suplai 12V yang memberi daya pada regulator Anda, tetapi suplai Anda harus memiliki sekering atau pemutus sirkuit di tempat yang aman. Jika sekering atau pemutus sirkuit ini memiliki peringkat saat ini yang dapat ditoleransi zener, maka PCB Anda harus dilindungi oleh zener sementara sekering mati, dan tidak ada kerusakan akan datang ke zener. Jika peringkat saat ini lebih tinggi dari yang dapat ditoleransi zener, well, Anda telah melakukan kesalahan dalam memilih pembatas saat ini.

Apa fungsi zener 6V? Jika fungsinya adalah untuk melindungi rel 5V dari sirkuit Anda, maka saya sarankan itu tidak akan melakukan pekerjaan yang sangat baik. Banyak komponen 5V memiliki tegangan input maksimum sekitar 5,5V atau 6V, sehingga zener 6.2V tidak akan banyak membantu. Saya tidak yakin seperti apa lingkungan Anda, tetapi biasanya lebih baik menutup semuanya jika regulator Anda gagal daripada mencoba membiarkan zener menjalankan segalanya.

Salah satu penggunaan umum dioda untuk perlindungan dari kondisi kesalahan adalah dengan menggunakan dioda penyearah terbalik yang melintasi terminal input. Dengan begitu, jika ada yang menghubungkan sumber ke belakang, daya akan hilang di dioda yang Anda tuju. Pastikan tegangan maju dioda ini kurang dari tegangan balik maksimum pada komponen yang dilindungi. Dalam konfigurasi ini, ketika sumber dicolokkan ke belakang, tidak ada yang berfungsi: Tegangan suplai akan berada pada -0.7V. Agaknya, Anda akan melihat bahwa LED daya tidak menyala atau sirkuit tidak berfungsi, dan memperbaiki kesalahan Anda.

Kedua, tidak, Anda tidak bisa mengatakan apakah hasilnya adalah hubungan pendek atau terbuka. Anda telah mengoperasikan perangkat di luar spesifikasi, sehingga apa pun bisa terjadi.

Secara umum, Anda tidak dapat mengandalkan perilaku komponen yang tidak terdefinisi - karena bisa, Anda tahu, tidak terdefinisi.

Apa yang saya sarankan adalah memasang sekering (baik sekering kawat biasa, atau sekering polimer yang dapat diatur ulang secara otomatis), yang membatasi jumlah arus yang dapat diambil sirkuit tanpa meniup Zener.

Atau, Anda dapat memasang resistor secara seri dengan sirkuit Anda - jika Anda memiliki konsumsi daya yang sangat rendah, ini tidak akan banyak mempengaruhi Anda, dan hanya melindungi sirkuit sebagai pasokan sekunder yang kurang efisien.

Sekering pada umumnya adalah ide yang baik untuk memiliki kegagalan yang terkendali, saya bertanya-tanya mengapa orang melupakannya.

Anda dapat mempertimbangkan sirkuit linggis thyristor.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Jika tegangan naik cukup untuk menyebabkan zener rusak, thyristor terpicu dan memperpendek pasokan. Jika sekring tidak meledak (atau tidak ada), thyristor akan tetap menyala sampai arus dimatikan. C1 mengurangi kerentanan terhadap kebisingan.

Istilah 'linggis' adalah istilah kereta api dari sistem elektrifikasi rel ketiga. Jika terjadi keadaan darurat, lineman dapat keluar dari pasokan listrik dengan melemparkan linggisnya di antara yang hidup dan salah satu rel yang berjalan di trek.

Sirkuit ini tidak terlalu tepat karena variabilitas dalam nyala tegangan nyala. Lihat sirkuit linggis Axotron untuk gagasan dan peningkatan lebih lanjut.

Saya melakukan percobaan dengan zener. Zener biasanya gagal SINGKAT di sirkit dalam bias terbalik, tetapi sebelum korsleting, tegangan terminalnya naik, yaitu berperilaku seperti sirkuit terbuka selama beberapa detik dan kemudian pergi ke sirkuit pendek secara permanen. Jadi menggunakan satu zener tidak akan selalu melindungi perangkat. Jadi rencana yang lebih baik untuk menghubungkan 2 zeners atau lebih secara paralel. Untuk mis: untuk melindungi saluran 5v, sambungkan 5.1v dan 5.3v zener secara paralel.