Cosa succede dopo la rottura di un diodo zener?

Ho legato un diodo zener da 6 V attraverso le rotaie da 5 V / GND del mio circuito e voglio sapere cosa accadrà se la mia alimentazione dovesse in qualche modo fallire passando 12V direttamente al resto della mia scheda.

Lo zener friggerà sicuramente, ma cosa succede dopo? Posso dire con certezza se il risultato sarà un cortocircuito o un circuito aperto? C'è un modo per assicurarmi di avere un corto (proteggendo così gli altri componenti sulla scheda)? Ho imparato tutto sui diodi, ma nessuno ha menzionato cosa succede dopo averlo fritto.

Tutti i diodi zener hanno una scheda tecnica.

La scheda tecnica come una promessa del costruttore dà a voi - se si rimane entro certi limiti stretti descritti nella scheda tecnica, poi le garanzie del produttore che il dispositivo funzionerà come descritto nella scheda tecnica; se si rimane all'interno di altri limiti un po 'più libere descritte nella scheda tecnica, poi le garanzie del produttore che non subirà danni permanenti al dispositivo, e quando ritorna alla gamma stretta, il dispositivo sarà in seguito il lavoro come descritto.

Non ci sono garanzie su cosa farà esattamente il dispositivo al di fuori dei limiti stretti, e così i bravi progettisti presumono che la peggiore cosa possibile accadrà al di fuori di tale intervallo. Quindi, quando i clienti fanno cose sulle loro tavole ben oltre ciò che erano destinati a fare, i designer sono piacevolmente sorpresi che ci sia qualcosa da salvare :-).

Se si inserisce un resistore di potenza tra l'alimentatore e la scheda, è possibile scegliere un resistore in modo tale da limitare la corrente in modo tale che anche con 12 V su un'estremità del resistore, lo zener può tenere chiusa l'altra estremità del resistore a 6 V senza superare le specifiche di potenza massima zener.

Se lo zener supera mai le specifiche di potenza massima, dovremmo supporre che accada la peggiore cosa possibile - in questo caso, l'apertura non riesce.

Metodi più sofisticati per proteggere i componenti da sovratensione includono: vari circuiti di leva ( un esempio ); usando una resistenza simile per limitare la potenza a monte prima che entri nel regolatore di tensione; utilizzo di spinterometri per limitare la tensione in ingresso a 600 V; e vari circuiti che si spengono quando l'ingresso "sembra sbagliato" usando un transistor che può facilmente trattenere diverse centinaia di volt quando spento ( Come posso proteggermi da una discarica di carico automobilistica? ).

Primo, perché lo zener friggerà? Potresti avere un'alimentazione a 12V che alimenta il tuo regolatore, ma la tua alimentazione deve avere un fusibile o un interruttore da qualche parte per sicurezza. Se questo fusibile o interruttore automatico ha una corrente nominale che lo zener può tollerare, allora il tuo PCB dovrebbe essere protetto dallo zener mentre il fusibile si spegne e nessun danno arriverà allo zener. Se la valutazione attuale è superiore a quella tollerata dallo zener, beh, hai fatto un errore nella scelta di un limitatore di corrente.

Qual è la funzione dello zener 6V? Se la sua funzione è proteggere la guida a 5 V del tuo circuito, allora suggerisco che non farà un ottimo lavoro. Molti componenti da 5 V hanno una tensione di ingresso massima di circa 5,5 V o 6 V, quindi uno zener da 6,2 V non sarà di grande aiuto. Non sono sicuro di come sia il tuo ambiente, ma di solito è meglio semplicemente spegnere tutto se il tuo regolatore fallisce piuttosto che provare a far funzionare lo zener.

Un uso comune di un diodo per la protezione da condizioni di errore è l'uso di un diodo raddrizzatore polarizzato al contrario attraverso i terminali di ingresso. In questo modo, se qualcuno collega la sorgente all'indietro, l'energia verrà dissipata nel diodo designato. Assicurarsi che la tensione diretta di questo diodo sia inferiore alla massima tensione inversa sui componenti protetti. In questa configurazione, quando la sorgente è collegata all'indietro, nulla funzionerà: la tensione di alimentazione sarà a -0,7 V. Presumibilmente, noteresti che il LED di alimentazione non era acceso o che il circuito non funzionava e correggi l'errore.

Secondo, no, non si può dire se il risultato sarà un corto circuito o un circuito aperto. Hai utilizzato il dispositivo al di fuori delle specifiche, quindi potrebbe succedere di tutto.

In generale, non è possibile contare su un comportamento indefinito dei componenti, poiché può essere indefinito.

Quello che consiglierei è di installare un fusibile (o un normale fusibile a filo o un fusibile polimerico a ripristino automatico), che limita la quantità di corrente che il circuito può prendere senza bruciare lo Zener.

In alternativa, puoi installare un resistore in serie con il tuo circuito: se hai un consumo di energia previsto molto basso, questo non ti influenzerà molto e proteggerà il circuito come un rifornimento secondario, meno efficiente.

I fusibili in generale sono una buona idea per avere un guasto controllato, mi chiedo perché la gente li dimentichi.

Puoi considerare un circuito a tirolo a tiristori.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Se la tensione aumenta abbastanza da causare la rottura dello zener, il tiristore viene attivato e interrompe l'alimentazione. Se il fusibile non si brucia (o non esiste) il tiristore rimarrà acceso fino allo spegnimento della corrente. C1 riduce la suscettibilità al rumore.

Il termine "piede di porco" è un termine ferroviario proveniente da sistemi di elettrificazione di terza rotaia. In caso di emergenza, il guardalinee potrebbe far scattare l'alimentazione elettrica gettando il piede di porco tra il binario in tensione e uno dei binari in esecuzione sulla pista.

Questo circuito non è molto preciso a causa della variabilità delle tensioni di accensione del tiristore. Vedi i circuiti a piede di porco Axotron per ulteriori idee e miglioramenti.

Ho condotto esperimenti con uno zener. Lo zener normalmente fallisce CORTO in cortocircuito con polarizzazione inversa, ma prima di essere cortocircuitato, la sua tensione terminale aumenta, cioè si comporta come un circuito aperto per alcuni secondi e quindi va in corto circuito permanentemente. Quindi l'uso di uno zener non proteggerà sempre il dispositivo. Quindi un piano migliore per collegare 2 o più zener in parallelo. Ad esempio: per proteggere una linea 5v, collegare in parallelo zener 5.1v e 5.3v.