Que se passe-t-il après la panne d'une diode Zener?

J'ai attaché une diode zener 6V sur les rails 5V / GND de mon circuit, et je veux savoir ce qui se passera si mon alimentation échouait en quelque sorte à passer le 12V directement au reste de ma carte.

Le zener va certainement frire, mais que se passe-t-il ensuite? Puis-je dire avec certitude si le résultat sera un court-circuit ou un circuit ouvert? Existe-t-il un moyen de s'assurer que je reçois un court-circuit (protégeant ainsi les autres composants de la carte)? J'ai tout appris sur les diodes, mais personne n'a mentionné ce qui se passe après en avoir fait frire une.

Toutes les diodes Zener ont une fiche technique.

Une fiche technique comme une promesse que le fabricant vous donne - si vous restez dans certaines limites strictes décrites dans la fiche technique, alors le fabricant garantit que l'appareil fonctionnera comme décrit dans la fiche technique; si vous restez dans d' autres limites un peu plus souples décrites dans la fiche technique, puis le fabricant garantit qu'aucun dommage permanent se produiront à l'appareil, et quand il retourne à la fourchette étroite, l'appareil décrit plus tard comme travail.

Il n'y a aucune garantie quant à ce que l'appareil fera exactement en dehors des limites strictes, et les bons concepteurs supposent donc que la pire chose possible se produira en dehors de cette plage. Ensuite, lorsque les clients font des choses à leurs planches bien au-delà de ce qu'ils étaient censés faire, les concepteurs sont agréablement surpris qu'il ne reste rien à récupérer :-).

Si vous mettez une résistance de puissance entre l'alimentation et votre carte, vous pouvez choisir une résistance de telle sorte qu'elle puisse limiter le courant de telle sorte que même avec 12 V à une extrémité de la résistance, le zener puisse maintenir l'autre extrémité de la résistance fermée à 6 V sans dépasser la puissance maximale spécifiée zener.

Si le zener dépasse jamais sa puissance maximale, nous devrions supposer que la pire chose possible se produira - dans ce cas, il ne s'ouvre pas.

Les méthodes plus sophistiquées de protection des composants contre les surtensions comprennent: divers circuits à pied de biche ( un exemple ); utiliser une résistance similaire pour limiter la puissance en amont avant qu'elle ne pénètre dans le régulateur de tension; utiliser des éclateurs pour limiter la tension entrante à 600 V; et divers circuits qui s'éteignent lorsque l'entrée "semble fausse" en utilisant un transistor qui peut facilement retenir plusieurs centaines de volts lorsqu'il est éteint ( Comment puis-je me protéger contre un déchargement de charge automobile? ).

Tout d'abord, pourquoi le zener va-t-il frire? Vous pouvez avoir une alimentation 12 V alimentant votre régulateur, mais votre alimentation doit avoir un fusible ou un disjoncteur quelque part pour être sûr. Si ce fusible ou disjoncteur a un courant nominal que le zener peut tolérer, alors votre PCB doit être protégé par le zener pendant que le fusible s'arrête, et aucun dommage ne viendra au zener. Si le courant nominal est supérieur à ce que le zener peut tolérer, eh bien, vous avez fait une erreur en choisissant un limiteur de courant.

Quelle est la fonction du zener 6V? Si sa fonction est de protéger le rail 5V de votre circuit, je suggère que cela ne fera pas un très bon travail. De nombreux composants 5V ont une tension d'entrée maximale d'environ 5,5V ou 6V, donc un zener de 6,2V n'aidera pas beaucoup. Je ne sais pas à quoi ressemble votre environnement, mais il est généralement préférable de tout fermer en cas de défaillance de votre régulateur plutôt que d'essayer de laisser le zener exécuter tout.

Une utilisation courante d'une diode pour la protection contre les conditions d'erreur consiste à utiliser une diode de redressement à polarisation inverse entre les bornes d'entrée. De cette façon, si quelqu'un connecte la source à l'envers, la puissance sera dissipée dans votre diode désignée. Assurez-vous que la tension directe de cette diode est inférieure à la tension inverse maximale sur les composants protégés. Dans cette configuration, lorsque la source est branchée à l'envers, rien ne fonctionnera: la tension d'alimentation sera à -0,7V. Vraisemblablement, vous remarquerez que le voyant d'alimentation n'était pas allumé ou que le circuit ne fonctionnait pas, et corrigez votre erreur.

Deuxièmement, non, vous ne pouvez pas dire si le résultat sera un court-circuit ou un circuit ouvert. Vous avez utilisé l'appareil en dehors des spécifications, donc tout peut arriver.

En général, vous ne pouvez pas compter sur un comportement indéfini des composants - car il peut être, vous le savez, indéfini.

Ce que je recommanderais, c'est d'installer un fusible (soit un fusible fil ordinaire, soit un fusible polymère à réinitialisation automatique), qui limite la quantité de courant que le circuit peut prendre sans faire sauter le Zener.

Alternativement, vous pouvez installer une résistance en série avec votre circuit - si vous avez une consommation électrique très faible, cela ne vous affectera pas beaucoup et protégera simplement le circuit comme une alimentation secondaire et moins efficace.

Les fusibles en général sont une bonne idée d'avoir une panne contrôlée, je me demande pourquoi les gens les oublient.

Vous pouvez envisager un circuit de pied de biche à thyristor.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Si la tension augmente suffisamment pour provoquer la panne du zener, le thyristor est déclenché et coupe l'alimentation. Si le fusible ne saute pas (ou n'existe pas), le thyristor restera allumé jusqu'à ce que le courant soit coupé. C1 réduit la sensibilité au bruit.

Le terme «pied de biche» est un terme ferroviaire issu des systèmes d'électrification du troisième rail. En cas d'urgence, le juge de touche pouvait interrompre l'alimentation électrique en jetant son pied de biche entre le live et l'un des rails de roulement sur la piste.

Ce circuit n'est pas très précis en raison de la variabilité des tensions d'activation des thyristors. Voir les circuits de crowbar Axotron pour plus d'idées et d'améliorations.

J'ai mené une expérience avec un zener. Le zener échoue normalement en court-circuit en polarisation inverse, mais avant d'être court-circuité, sa tension aux bornes augmente, c'est-à-dire qu'il se comporte comme un circuit ouvert pendant quelques secondes, puis passe en court-circuit de façon permanente. Donc, utiliser un seul zener ne protégera pas toujours l'appareil. Donc, un meilleur plan pour connecter 2 zeners ou plus en parallèle. Par exemple: pour protéger une ligne 5v, connectez zener 5.1v et 5.3v en parallèle.