Was passiert nach dem Ausfall einer Zenerdiode?

Ich habe eine 6-V-Zenerdiode über die 5-V- / GND-Schienen meines Schaltkreises gelegt und möchte wissen, was passieren wird, wenn meine Versorgung 12 V nicht direkt an den Rest meiner Platine weiterleitet.

Der Zener wird definitiv braten, aber was passiert danach? Kann ich mit Sicherheit sagen, ob das Ergebnis ein Kurzschluss oder eine Unterbrechung ist? Gibt es eine Möglichkeit, um sicherzustellen, dass ich einen Kurzschluss erhalte (wodurch die anderen Komponenten auf der Platine geschützt werden)? Ich habe alles über Dioden gelernt, aber niemand hat erwähnt, was nach dem Braten passiert.

Alle Zenerdioden haben ein Datenblatt.

Ein Datenblatt wie ein Versprechen der Hersteller gibt Sie - wenn Sie im Datenblatt, beschrieben in gewissen engen Grenzen bleiben dann dem Hersteller garantiert , dass das Gerät im Datenblatt , wie beschrieben funktionieren; wenn Sie in andere etwas lockeren Grenzen beschrieben im Datenblatt bleiben, dann der Hersteller garantiert , dass keine bleibenden Schäden werden das Gerät auftreten, und wenn es um den engen Bereich zurückkehrt, wird das Gerät spätere Arbeiten , wie beschrieben.

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

Wenn Sie einen Leistungswiderstand zwischen das Netzteil und Ihre Platine legen, können Sie einen Widerstand so wählen, dass er den Strom so begrenzt, dass selbst bei 12 V an einem Ende des Widerstands der Zener das andere Ende des Widerstands dicht halten kann bis 6 V ohne Überschreitung der Zenermaximalleistung spez.

Sollte der Zener jemals seine maximale Leistungsspezifikation überschreiten, sollten wir davon ausgehen, dass das Schlimmste passieren wird - in diesem Fall schlägt das Öffnen fehl.

Anspruchsvollere Verfahren zum Schützen von Bauteilen 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 Stromkreise, die sich selbst abschalten, wenn der Eingang mit einem Transistor "falsch aussieht", der im ausgeschalteten Zustand problemlos mehrere hundert Volt halten kann ( Wie schütze ich mich vor einem Lastabwurf im Auto? ).

Erstens, warum wird der Zener braten? Möglicherweise wird Ihr Regler von einer 12-V-Versorgung gespeist, aber Ihre Versorgung muss aus Sicherheitsgründen über eine Sicherung oder einen Schutzschalter verfügen. Wenn diese Sicherung oder dieser Schutzschalter eine Nennstromstärke hat, die der Zener verträgt, sollte Ihre Leiterplatte durch den Zener geschützt werden, während die Sicherung ausgeschaltet ist, und der Zener wird nicht beschädigt. Wenn die Stromstärke höher ist, als der Zener tolerieren kann, haben Sie einen Fehler bei der Auswahl eines Strombegrenzers gemacht.

Was ist die Funktion des 6V-Zeners? Wenn es darum geht, die 5-V-Schiene Ihres Stromkreises zu schützen, dann 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 normalerweise ist es besser, einfach alles herunterzufahren, wenn Ihr Regler ausfällt, als zu versuchen, den Zener alles laufen zu lassen.

Eine gebräuchliche Verwendung einer Diode zum Schutz vor Fehlerzuständen ist die Verwendung einer in Sperrrichtung vorgespannten Gleichrichterdiode über den Eingangsanschlüssen. Auf diese Weise wird, wenn jemand die Quelle rückwärts verbindet, die Leistung in der von Ihnen festgelegten Diode abgeführt. Stellen Sie sicher, dass die Durchlassspannung dieser Diode unter der maximalen Sperrspannung der geschützten Komponenten liegt. In dieser Konfiguration funktioniert nichts, wenn die Quelle verkehrt herum eingesteckt ist: Die Versorgungsspannung liegt bei -0,7V. Vermutlich würden Sie feststellen, dass die Betriebsanzeige nicht leuchtet oder die Schaltung nicht funktioniert, und Ihren Fehler beheben.

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, sodass alles passieren kann.

Im Allgemeinen können Sie sich nicht auf ein undefiniertes Verhalten von Komponenten verlassen, da es bekanntermaßen undefiniert sein kann.

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 zu durchbrennen.

Alternativ können Sie einen Widerstand in Reihe zu Ihrer Schaltung schalten. Wenn Sie einen sehr geringen zu erwartenden Stromverbrauch haben, hat dies keine großen Auswirkungen auf Sie und schützt die Schaltung nur als sekundäre, weniger effiziente Versorgung.

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

Sie können eine Thyristor-Brechstangenschaltung in Betracht ziehen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - erstellt mit CircuitLab}

Steigt die Spannung so stark an, dass der Zenerdurchschlag auftritt, wird der Thyristor ausgelöst und die Versorgung wird 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 Begriff aus dem Bereich der dritten Schienenelektrifizierung. Im Notfall konnte der Lineman die Stromversorgung ausschalten, indem er seine Brechstange zwischen die unter Spannung stehende und eine der Laufschienen auf der Strecke warf.

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

Ich habe mit einem Zener experimentiert. Normalerweise fällt der Zener aus, wenn er in Sperrrichtung kurzgeschlossen wird. Bevor er jedoch kurzgeschlossen wird, steigt seine Klemmenspannung an, dh er verhält sich einige Sekunden lang wie ein offener Stromkreis und schließt dann permanent kurz. Die Verwendung eines Zener schützt das Gerät also nicht immer. Ein besserer Plan ist es, zwei oder mehr Zener parallel zu schalten. Zum Beispiel: Um eine 5-V-Leitung zu schützen, schließen Sie den 5-V- und den 5-V-Zener parallel an.