Was passiert nach dem Durchbruch einer Zenerdiode?

Erstens, warum wird der Zener braten? Möglicherweise haben Sie eine 12-V-Versorgung, die Ihren Regler mit Strom versorgt, aber Ihre Versorgung muss irgendwo eine Sicherung oder einen Leistungsschalter haben, um sicher zu sein. Wenn diese Sicherung oder dieser Leistungsschalter einen Nennstrom hat, den der Zener tolerieren kann, sollte Ihre Leiterplatte durch den Zener geschützt werden, während die Sicherung abschaltet, und der Zener wird nicht beschädigt. Wenn der Nennstrom höher ist, als der Zener tolerieren kann, haben Sie einen Fehler bei der Auswahl eines Strombegrenzers gemacht.

Welche Funktion hat der 6V-Zener? Wenn seine Funktion darin besteht, die 5-V-Schiene Ihres Stromkreises zu schützen, schlage ich vor, dass es keine sehr gute Arbeit leisten wird. Viele 5-V-Komponenten haben eine maximale Eingangsspannung von etwa 5,5 V oder 6 V, sodass ein 6,2-V-Zener nicht viel hilft. Ich bin mir nicht sicher, wie Ihre Umgebung ist, aber es ist normalerweise besser, einfach alles herunterzufahren, wenn Ihr Regler ausfällt, als zu versuchen, den Zener alles laufen zu lassen.

Eine übliche Verwendung einer Diode zum Schutz vor Fehlerzuständen ist die Verwendung einer in Sperrichtung vorgespannten Gleichrichterdiode über den Eingangsanschlüssen. Wenn also jemand die Quelle rückwärts anschließt, wird die Leistung in Ihrer vorgesehenen Diode abgeführt. Stellen Sie sicher, dass die Durchlassspannung dieser Diode kleiner ist als die maximale Sperrspannung an den geschützten Komponenten. Wenn die Quelle in dieser Konfiguration falsch herum eingesteckt wird, funktioniert nichts: Die Versorgungsspannung liegt bei -0,7 V. Vermutlich würden Sie feststellen, dass die Power-LED nicht leuchtet oder dass die Schaltung nicht funktioniert, und Ihren Fehler korrigieren.

Zweitens, nein, Sie können nicht sagen, ob das Ergebnis ein Kurzschluss oder ein offener Stromkreis sein wird. Sie haben das Gerät außerhalb der Spezifikationen betrieben, daher kann alles passieren.

Alle Zenerdioden haben ein Datenblatt.

Ein Datenblatt wie ein Versprechen, das der Hersteller Ihnen gibt – wenn Sie sich innerhalb bestimmter enger Grenzen halten, die im Datenblatt beschrieben sind, dann garantiert der Hersteller, dass das Gerät wie im Datenblatt beschrieben funktioniert; hält man sich an andere, im Datenblatt beschriebene, etwas lockerere Grenzen, garantiert der Hersteller, dass keine bleibenden Schäden am Gerät entstehen, und wenn es wieder in den engen Bereich zurückkehrt, funktioniert das Gerät später wie beschrieben .

Es gibt keine Garantien dafür, was genau das Gerät außerhalb der engen Grenzen tun wird, und so gehen gute Designer davon aus, dass außerhalb dieses Bereichs das Schlimmste passieren wird. Wenn Kunden dann Dinge mit ihren Boards machen, die weit über das hinausgehen, was sie tun sollten, sind die Designer angenehm überrascht, dass es noch etwas zu retten gibt :-).

Wenn Sie einen Leistungswiderstand zwischen das Netzteil und Ihre Platine schalten, können Sie einen Widerstand so wählen, dass er den Strom so begrenzen kann, dass selbst bei 12 V an einem Ende des Widerstands der Zener das andere Ende des Widerstands geschlossen halten kann auf 6 V, ohne die maximale Zener-Leistungsspezifikation zu überschreiten.

Wenn der Zener jemals seine maximale Leistungsspezifikation überschreitet, sollten wir davon ausgehen, dass das Schlimmste passieren wird – in diesem Fall, dass er nicht geöffnet wird.

Anspruchsvollere Verfahren zum Schutz von Komponenten vor Überspannung umfassen: verschiedene Brechstangenschaltungen ( ein Beispiel ); Verwenden eines ähnlichen Widerstands, um die Leistung stromaufwärts zu begrenzen, bevor sie in den Spannungsregler gelangt; Verwendung von Funkenstrecken zur Begrenzung der Eingangsspannung auf 600 V; und verschiedene Schaltungen, die sich selbst ausschalten, wenn der Eingang "falsch aussieht", indem sie einen Transistor verwenden, der im ausgeschalteten Zustand problemlos mehrere hundert Volt halten kann ( Wie schütze ich mich vor einem Lastabwurf im Automobil? ).

Sie können eine Thyristor-Crowbar-Schaltung in Betracht ziehen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wenn die Spannung so weit ansteigt, dass der Zener durchbricht, wird der Thyristor ausgelöst und die Versorgung kurzgeschlossen. Wenn die Sicherung nicht durchbrennt (oder nicht vorhanden ist), bleibt der Thyristor eingeschaltet, bis der Strom abgeschaltet wird. C1 reduziert die Störanfälligkeit.

Der Begriff "Brechstange" ist ein Eisenbahnbegriff aus Elektrifizierungssystemen der dritten Schiene. Im Notfall konnte der Lineman die Stromversorgung auslösen, indem er sein Brecheisen zwischen die stromführende und eine der Laufschienen auf dem Gleis warf.

Diese Schaltung ist aufgrund der Schwankungen der Thyristor-Einschaltspannungen nicht sehr genau. Weitere Ideen und Verbesserungen finden Sie unter Axotron -Crowbar-Schaltungen .

Im Allgemeinen können Sie nicht mit undefiniertem Verhalten von Komponenten rechnen – denn es kann bekanntlich undefiniert sein.

Was ich empfehlen würde, ist die Installation einer Sicherung (entweder eine normale Drahtsicherung oder eine automatisch rücksetzbare Polymersicherung), die die Strommenge begrenzt, die der Stromkreis aufnehmen kann, ohne den Zener durchzubrennen.

Alternativ können Sie einen Widerstand in Reihe mit Ihrer Schaltung einbauen – wenn Sie einen sehr geringen erwarteten Stromverbrauch haben, wird Sie dies nicht stark beeinträchtigen und die Schaltung nur als sekundäre, weniger effiziente Versorgung schützen.

Sicherungen im Allgemeinen sind eine gute Idee, um einen kontrollierten Ausfall zu haben. Ich frage mich, warum die Leute sie vergessen.

Ich habe ein Experiment mit einem Zener durchgeführt. Der Zener fällt normalerweise in Sperrrichtung kurzgeschlossen aus, aber bevor er kurzgeschlossen wird, steigt seine Klemmenspannung an, dh er verhält sich für einige Sekunden wie ein offener Stromkreis und geht dann dauerhaft in einen Kurzschluss. Die Verwendung eines Zeners schützt das Gerät also nicht immer. Also ein besserer Plan, 2 oder mehr Zener parallel zu schalten. Zum Beispiel: Um eine 5-V-Leitung zu schützen, schließen Sie 5,1 V und 5,3 V Zener parallel an.