鉗位電路
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-04-22
鉗位電路的實(shí)例教程
利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢栽O(shè)計(jì)出好玩、實(shí)用的電路。
分享本文，分析限幅電路和鉗位電路，是如何用二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
限幅電路
如下圖所示，當(dāng)在正半周期，并且VIN大于等于0.7V，二極管正向?qū)ā４藭r(shí)，VOUT會(huì)被鉗位在0.7V上。
而當(dāng)VIN小于0.7V時(shí)二極管是截止?fàn)顟B(tài)，在負(fù)半周期時(shí)相當(dāng)于電流反向，二極管也是截至狀態(tài)，此時(shí)VOUT=VIN，VOUT波形跟隨VIN變化。
限輻電路示意圖▲
根據(jù)上面限輻電路的原理，可以設(shè)計(jì)如下雙向限輻電路。
雙向限輻電路示意圖▲
然而有時(shí)候0.7V電壓不能滿(mǎn)足要求，那么，怎么產(chǎn)生不同大小的限幅電壓？在電路中加入偏置電壓VBIAS，只有當(dāng)VIN大于等于VBIAS時(shí)二極管才能導(dǎo)通。此時(shí)VOUT被鉗位，其值是0.7V+VBIAS，如下圖所示。
偏壓限幅電路示意圖▲
鉗位電路
下面是二極管結(jié)合電容實(shí)現(xiàn)的鉗位電路。分析中不考慮二極管的導(dǎo)通壓降，假設(shè)RC時(shí)間常數(shù)足夠大，從而使輸出波形不會(huì)失真。
鉗位電路原理
當(dāng)輸入Vin在負(fù)半周期為負(fù)時(shí)，電流如下圖中紅色箭頭所示。二極管導(dǎo)通，電容逐漸充電至V，在此過(guò)程中Vout=0。
當(dāng)輸入Vin在正半周為正時(shí)，電流如藍(lán)色箭頭所示。二極管截止，Vout等于電容上電壓加上正半周電壓V，此時(shí)Vout=2V。
鉗位電路原理▲
偏壓鉗位電路
跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。
偏壓鉗位電路▲
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
展開(kāi) 鉗位電路原理▲
偏壓鉗位電路
跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。
偏壓鉗位電路▲
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
雙向二極管鉗位電路應(yīng)用舉例
在某些電路中會(huì)利用兩個(gè)二極管的鉗位作用進(jìn)行保護(hù)，如下圖所示，假設(shè)0.7V為D1和D2的導(dǎo)通電壓。
Vin大于等于Vmax，D1導(dǎo)通，Vout會(huì)被鉗位在Vmax
Vin小于等于Vmin時(shí)，Vout被鉗位在Vmin
二極管鉗位保護(hù)電路▲
展開(kāi) 鉗位電路原理
當(dāng)輸入Vin在負(fù)半周期為負(fù)時(shí)，電流如下圖中紅色箭頭所示。二極管導(dǎo)通，電容逐漸充電至V，在此過(guò)程中Vout=0。
當(dāng)輸入Vin在正半周為正時(shí)，電流如藍(lán)色箭頭所示。二極管截止，Vout等于電容上電壓加上正半周電壓V，此時(shí)Vout=2V。
鉗位電路原理▲
偏壓鉗位電路
跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。
偏壓鉗位電路▲
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
雙向二極管鉗位電路應(yīng)用舉例
在某些電路中會(huì)利用兩個(gè)二極管的鉗位作用進(jìn)行保護(hù)，如下圖所示，假設(shè)0.7V為D1和D2的導(dǎo)通電壓。
Vin大于等于Vmax，D1導(dǎo)通，Vout會(huì)被鉗位在Vmax
Vin小于等于Vmin時(shí)，Vout被鉗位在Vmin
二極管鉗位保護(hù)電路▲
展開(kāi) ▼ 鉗位電路原理
當(dāng)輸入Vin在負(fù)半周期為負(fù)時(shí)，電流如下圖中紅色箭頭所示。二極管導(dǎo)通，電容逐漸充電至V，在此過(guò)程中Vout=0。
當(dāng)輸入Vin在正半周為正時(shí)，電流如藍(lán)色箭頭所示。二極管截止，Vout等于電容上電壓加上正半周電壓V，此時(shí)Vout=2V。
鉗位電路原理
▼ 偏壓鉗位電路
跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。
偏壓鉗位電路
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
▼ 雙向二極管鉗位電路應(yīng)用舉例
在某些電路中會(huì)利用兩個(gè)二極管的鉗位作用進(jìn)行保護(hù)，如下圖所示，假設(shè)0.7V為D1和D2的導(dǎo)通電壓。
Vin大于等于Vmax，D1導(dǎo)通，Vout會(huì)被鉗位在Vmax。
Vin小于等于Vmin時(shí)，Vout被鉗位在Vmin。
展開(kāi) 偏壓鉗位電路
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
（3）雙向二極管鉗位電路應(yīng)用舉例
在某些電路中會(huì)利用兩個(gè)二極管的鉗位作用進(jìn)行保護(hù)，如下圖所示，假設(shè)0.7V為D1和D2的導(dǎo)通電壓。
Vin大于等于Vmax，D1導(dǎo)通，Vout會(huì)被鉗位在Vmax。
Vin小于等于Vmin時(shí)，Vout被鉗位在Vmin。
二極管鉗位保護(hù)電路
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鉗位電路的最新內(nèi)容
ESD 保護(hù)電路示例
1）典型的電壓鉗位二極管電路
典型的電壓鉗位二極管電路如下所示。該電壓鉗位電路主要是限制緩沖器輸入端的電壓累積。
在正常情況下，二極管 D1 和 D2 是反向偏置的，只要輸入端的電壓大于電源軌電壓，二極管 D1 就會(huì)正向偏置并導(dǎo)通。類(lèi)似地，當(dāng)輸入電壓低于地時(shí)，二極管 D2 正向偏置并從地向輸入導(dǎo)通。
A、鉗位型：當(dāng)反饋失效時(shí)，通過(guò)過(guò)壓鉗位電路將輸出電壓鉗位在一個(gè)定值。
B、間歇保護(hù)型：當(dāng)反饋失效時(shí)，通過(guò)保護(hù)電路使輸出電壓來(lái)回重啟，輸出電壓的最高點(diǎn)為過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)。
C、自鎖型：當(dāng)輸出電壓達(dá)到過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)時(shí)，電路動(dòng)作，關(guān)閉PWM使模塊無(wú)輸出。在排除故障后再重啟電源輸出才正常供電。下述電路為自鎖型控制電路。
鉗位電路原理▲
偏壓鉗位電路
跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。
偏壓鉗位電路▲
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
鉗位電路原理▲
偏壓鉗位電路
跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。
偏壓鉗位電路▲
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
鉗位電路原理▲
偏壓鉗位電路
跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。
偏壓鉗位電路▲
當(dāng)所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向一致，鉗位值會(huì)提高V1，Vout=2V+V1。
關(guān)斷損耗 —問(wèn)題尚未結(jié)束
在硬開(kāi)關(guān)、鉗位感性電路中，MOSFET的關(guān)斷損耗比IGBT低得多，原因在于IGBT 的拖尾電流，這與清除圖1中PNP BJT的少數(shù)載流子有關(guān)。圖7顯示了集電極電流ICE和結(jié)溫Tj的函數(shù)Eoff，其曲線在大多數(shù)IGBT數(shù)據(jù)表中都有提供。
01
特種二極管
1.1 快恢復(fù)二極管(FRD)
快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒，正向壓降為0.6V~1V，正向電流為幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達(dá)幾百伏特至幾千伏特，可用作開(kāi)關(guān)電源中的輸出整流管、一次側(cè)鉗位保護(hù)電路的阻塞二極管
本篇將分析限幅電路和鉗位電路，是如何用二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
輸入端的8個(gè)二極管的作用是鉗位作用；電路計(jì)算如圖所示。
圖1 電池組電壓檢測(cè)電路
如圖2為鉛酸電池的充電電流檢測(cè)電路，TA1為工頻電流互感器，輸入的4個(gè)二極管為整流二極管，電流流過(guò)R37（510Ω）形成壓差△V。電路計(jì)算如圖所示。
