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二极管正确使用方法

二极管是最基本的电路器件,硬件工程师经常使用,但你未必能用对,未必能用好。 比如说大家都知道接口部分一般都需要ESD保护,其实TVS瞬变电压抑制二级

二极管是最根本的电路器材,硬件工程师常常运用,但你未必能用对,未必能用好。 比方说我们都知道接口部分一般都需求ESD维护,其实TVS瞬变电压按捺二级管用作ESD维护就极为考究,关于USB3.0, HDMI接口等高速器材,要特别重视TVS管上的结电容参数,一般依据信号速率选取几个pf,假如电容值过大,电路将无法正常作业,可是关于一般的低速接口或许电源管脚,此刻能够挑选寄生电容值大的TVS管,由于更廉价,操控BOM的本钱也是硬件工程师的重要职责,数据手册中结电容如下图一所示。

实践的工程实践中,二极管常用于沟通电压转化成直流电压电路中,也常常用来做稳压电路,限幅电路,续流电路,挑几个常见且重要的电流来剖析一下。

图1 TVS管中结电容的参数状况

二极管的效果就如同是一个电流的单向门。当二极管的阳极相关于阴极为正电压时,二极管答应电流经过,而当极性相反后,二极管不答应电流经过。

图2 二极管符号及品种

1.二极管效果的类比水流模仿

讲义中常常将电压比作水压来模仿,相同二极管的功用也能够相似水流来模仿。二极管相对电流就像是一个单向阀门,比方下图的正向偏置时,只需偏置电压超越阈值电压,阀门就会翻开,水流能够顺畅流下来;关于反向偏置时,阀门无法翻开,没有水流流过。

图3 二极管的类比以及IV曲线

以上,右图是二极管最为重要的IV曲线,根本上用到一切的二极管都需求重点开此图,从上图能够清楚看出,不论二极管的正向电流或许反向电压都不能超越额定值,否则会损坏。

2.整流二极管

运用二极管单向导电性,能够把方向替换改变的沟通电改换成单一方向的脉动直流电。

图4 AC/DC转化电路简图

3.续流二极管

在开关电源的电感中和继电器等理性负载中起续流效果,这个功用十分有用。

在图5中,开关A和开关B别离运用PFET和NFET开关完成,构成一个同步降压调节器。“同步”一词表明将一个FET用作低端开关。用肖特基二极管替代低端开关的降压调节器称为“异步”(或非同步)型。处理低功率时,同步降压调节器更有用,由于 FET 的压下降于肖特基二极管,首要由Rds(on)决议。但是,当电感电流到达0时,假如底部FET未开释,同步转化器的轻载功率会下降,并且额定的操控电路会进步IC的复杂性和本钱。肖特基二极管能够用作续流二极管,肖特基的PN结比较特别,这使它具有十分小的结电容,存储电荷很少,因而这种结具有十分快的开关速度,能够用于高速嵌位。肖特基二极管专长是:开关速度十分快,反向恢复时间特别短。因而,能制造开关二极管低压大电流整流二极管。

图5 降压稳压器BUCK电路中肖特基二极管的运用

图6中,开关A和B已别离运用内部NFET和外部肖特基二极管,然后构成异步升压调节器。关于需求负载阻隔和低关断电流的低功耗运用,可增加外部FET。

图6 升压调节器BOOST电路中肖特基二极管的运用

趁便提一下,整流MOS管注册,关断所发生的纹波是首要噪声源之一。开关管注册关断都会有一个上升时间和下降时间,在电路中会引起同频的噪声。输出回路的电感也会跟着充电放电发生一个噪声,一起也会有漏感发生。而解决办法便是:

用适宜的滤波器滤除。

在MOS管外加肖特基二极管,反向恢复时间很短,能够下降损耗。

图7 同步整流器BUCK电路的根本框图

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