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在上一篇文章二极管使用时应注意哪些参数?一篇短文搞定(上)中我们介绍了二极管在选型时应该注意的重要参数。我们在实际应用时还应该注意:二极管分为多种种类,不同种类的二极管他们的参数是有明显差异的。比如:
①肖特基二极管 的导通关断时间明显快于普通二极管,但是其反向耐压又明显小于普通二极管、漏电流大于普通二极管、正向导通电压小于普通二极管;
②锗二极管的正向导通电压明显低于硅二极管的正向导通压降;
③发光二极管可实现正向导通发光的功能,但是其正向导通压降也明显高于普通二极管;
等等....
二极管的基本几种用途
二极管之所以分为如此多的种类其目的是为了更好的应用于特定的电路中,实现更优的电路参数。下面将各个类型二极管较为常见的几种应用电路以图文结合的方式介绍,在介绍中我会顺便提到使用什么类型的二极管,重复说明二极管选型时应注意的参数。
1.整流电路与精密整流电路
在硬件工程师进行电源设计时,经常会遇到整流电路,简单来说其作用就是将220V 50HZ的工频交流电转换为直流电(通常来说后面还会将直流电进一步变换,涉及的内容就多了,本文先只说整流这一过程)。
1.1半波整流
在整流电路中最常见的便是半波整流与桥式整流,半波整流如下图所示↓
通过上面的仿真可以看到220V-50HZ的交流电由于二极管的正向导通反向截止的特性只有正半周通过 。再经过电解电容滤波后,就可获得近似的直流电。
1.2桥式整流
但是我们通过上面的波形可以看到交流电的负半波并没有被利用上,而是完全的被截止了,这在某些大功率电源上是不理想的。所以我们在电源电路上最多看到的是桥式整流电路。如下图电路所示↓
在下面的电路中我们可以看到桥式整流电路输出的波形是完整的“馒头波”意味着正负半周均被利用↓
1.3精密整流
除了电源电路以为,在某些信号处理的场合,我们也需要将交流信号转换为直流的信号,我们也需要整流电路进行信号的处理,但是我们要注意,由于二极管存在一定的正向导通压降,就会将待整流波形的幅值破坏,造成失真,这是不理想的,所以有了专门做信号处理的精密整流电路↓
通过精密整流电路的波形我们可以看到,在完成整流时波形的幅值并不会衰减,而且可以根据需求将信号放大。(精密整流电路的原理这里不做详细介绍,请见 童诗白 模电第四版 454页-457页)
note:
在整流电路中我们要根据待处理波形的频率来选择二极管,在50Hz交流电输入时使用普通二极管即可,但是在高频信号的输入时要尽量使用肖特基二极管或者快速整流二极管。另外,在二极管参数选择时要尤其注意其正向导通电流,功率,反向耐压。
2.稳压
2.1稳压二极管稳压
可以通过稳压二极管实现稳压的功能,在下图可以看到稳压二极管D5是10V稳压二极管,通过合理的对R1取值后,可将输出端R2的电压稳定在10V↓
R1的取值要综合考虑两方面,将流过D5的电流控制在手册给出的Iz范围内,比如当R1取值200欧姆时,Iz=(15-10)/200=25mA,Iz落在在稳压区间中形成稳压功能。↓
但是,我们可以看到当负载增大时输出电压出现了下降,这是因为R2的电流增大,流过D5的电流变小,低于Izmin,则不能正常进行稳压。
2.2 LDO稳压
增大稳压二极管输出能力通常使用LDO电路或LDO芯片,在之前的文章中已经详细介绍过:一篇搞定三种分立元件LDO(低成本+可调+精确输出)
note:
在使用稳压二极管实现稳压输出时除了注意二极管的稳压电压以外还应注意应用电路中各元器件的耐压值、最大功率,这些已经在一篇搞定三种分立元件LDO(低成本+可调+精确输出)介绍过。
3.续流
使用二极管完成续流我们经常遇到的,在BUCK电路或者其他MOS、电感相关的开关电路中,我们经常会看到二极管完成续流功能↓(详细说明请参见文章 一篇文章搞懂BUCK开关电源基础理论(上) 中续流二极管相关的内容)。
未使用二极管进行续流时,电感两端产生较大的尖峰↓
使用二极管进行续流后,由于存在泄放回路,尖峰变小↓
note:
在使用二极管实现续流功能时要尤其注意二极管的频率(开关电源中一般使用肖特基二极管进行续流)、二极管的功率、二极管的正向导通电流、二极管的反向耐压是否满足要求,不然的话二极管会出现损坏。
4.二极管实现隔离
未完待续....
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贴上仿真软件的版本与下载链接,需要的同学自取↓
附上multisim 14.0 网盘链接,内附PJ方法
https://pan.baidu.com/s/15NvcyeKIgk-COlvoDIfz0A
提取码: dsmf
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