二極管是非常常用的基礎(chǔ)元器件,本文主要聊一聊其在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,大概總結(jié)了二極管的如下作用防反、整流、穩(wěn)壓、續(xù)流、檢波、倍壓、鉗位、包絡(luò)線檢測(cè)。
1、防反作用
在主回路中,串聯(lián)一個(gè)二極管,是利用二極管的單向?qū)щ姷奶匦?,?shí)現(xiàn)了最簡(jiǎn)單可靠的低成本防反接功能電路。這種低成本方案一般在小電流的場(chǎng)合,類似小玩具等。
因?yàn)槎O管導(dǎo)通會(huì)有一個(gè)0.7V(硅管)的導(dǎo)通壓降,如果實(shí)際電流很大的話,那么就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)熱損耗,會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱。
而且如果反接的電壓很大的話,超過反向截止電壓,也會(huì)擊穿二極管本身,導(dǎo)致二極管失效,起不到防反接的功能,從而不能起到保護(hù)后級(jí)電路的作用了。
2、整流作用
整流電路的作用,是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電,這就是交流電的整流過程,整流電路主要由整流二極管組成。
經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓,而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓,習(xí)慣上稱單向脈動(dòng)性直流電壓。
3、穩(wěn)壓作用
具備穩(wěn)壓作用的二極管叫做穩(wěn)壓二極管,英文名稱Zener diode,又叫齊納二極管。利用PN結(jié)反向擊穿狀態(tài),其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變,其基本電路結(jié)構(gòu)如下圖所示。
4、續(xù)流作用
續(xù)流二極管都是并聯(lián)在線圈兩端,當(dāng)線圈通過電流時(shí),會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流消失時(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。
當(dāng)反向電壓高于原件的反向擊穿電壓時(shí),會(huì)把元器件如三極管等造成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線兩端,當(dāng)流過線圈中的電流消失時(shí),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。從而保護(hù)了電路中的其它元件的安全。常見的電路結(jié)構(gòu)如下。
又或者BUCK芯片電路中的續(xù)流二極管。
5、檢波作用
峰值檢波電路是對(duì)輸入信號(hào)幅值的最大值進(jìn)行檢測(cè),其工作原理是:當(dāng)輸入電壓幅度大于二極管正向電壓時(shí),二極管導(dǎo)通,輸出電壓加在電容C1上,電容兩端充電完畢,當(dāng)輸入電壓幅值低于先前輸入電壓幅值時(shí),二極管處于反偏截止?fàn)顟B(tài)。
此時(shí),電容兩端的電壓基本保持不變;若再輸入信號(hào),輸入電壓幅度必須高于此時(shí)電容兩端的電壓,即加在二極管的正向電壓,二極管才能導(dǎo)通。
6、倍壓作用
下圖是一個(gè)2倍壓電路原理圖,其工作過程大概分析如下:
電源負(fù)半周時(shí),二極管D1導(dǎo)通D2截止,電流從電源下端流出經(jīng)過D1C1回到電源,因此電容C1右正左負(fù),如下圖中紅色箭頭。
電源正半周時(shí),電容C1上的電壓疊加電源電壓,使二極管D2導(dǎo)通,二極管D1截止,電容C2上正下負(fù),峰值電壓可達(dá)2倍電源的峰值電壓,即實(shí)現(xiàn)二倍壓,該半周期時(shí)電流走向如下圖中桔色箭頭所示。
7、ADC檢測(cè)口電壓鉗位作用
在一些ADC檢測(cè)電路中會(huì)用兩個(gè)二極管進(jìn)行鉗位保護(hù),原理很簡(jiǎn)單,0.7V為D1和D2的導(dǎo)通壓降,Vin進(jìn)來的電壓大于等于3.3V+0.7V時(shí),D35導(dǎo)通,Vout會(huì)被鉗位在4V;Vin小于等于-0.7V時(shí),Vout被鉗位在-0.7V左右。
8、包絡(luò)線檢測(cè)作用
電路結(jié)構(gòu)如下所示,設(shè)計(jì)要點(diǎn)是RC的時(shí)間常數(shù)需遠(yuǎn)大于載頻的周期,又要遠(yuǎn)小于調(diào)制信號(hào)的周期。
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