Kā izveidot diodes sprieguma skavas ķēdi sakaru barošanas sistēmā?

1. Diodes sprieguma skavas ķēdes darbības princips
(1) Pamatprincipi
Diodes sprieguma skavas ķēde galvenokārt sastāv no vienas vai vairākām diodēm, kas izmanto diožu vienvirziena vadītspēju, lai sasniegtu sprieguma skavas funkciju. Kad spriegums ķēdē pārsniedz diodes vadītspējas spriegumu, diode vada, nospiežot spriegumu tuvu diodes vadītspējas spriegumam; Ja spriegums ir zemāks par diodes vadītspējas spriegumu, diode atslēdzas un neietekmē ķēdes normālu darbību.
(2) Dažādu veidu diožu darba raksturlielumi
Parastā diode: ir fiksēts vadītspējas spriegums, parasti aptuveni 0,6–0,7 V (silīcija caurule) vai 0,2–0,3 V (germānija caurule). Tā vadīšanas ātrums ir ātrs, bet iespīlēšanas sprieguma precizitāte ir salīdzinoši zema.
Zenera diode: tā var uzturēt stabilu apgrieztā sadalījuma spriegumu noteiktā strāvas diapazonā apgrieztā sadalījuma stāvoklī. Izvēloties atbilstošu sprieguma regulatora diodes pārrāvuma spriegumu, spriegumu var precīzi nofiksēt vēlamajā vērtībā.
Šotkija diode: tai ir zems priekšējās vadīšanas spriegums (parasti 0,2–0,4 V) un ātrs pārslēgšanās ātrums, kas piemērots lietojumiem, kuriem nepieciešams augsts iespīlēšanas spriegums un reakcijas ātrums.
2. Diodes sprieguma skavas ķēdes projektēšanas punkti
(1) Diodes izvēle
Izvēlieties atbilstoši saspiešanas sprieguma prasībām: Ja nepieciešams precīzs iespīlēšanas spriegums, jāizvēlas sprieguma regulatora diode un tās pārrāvuma spriegums jānosaka atbilstoši sistēmas prasībām. Ja precizitātes prasība iespīlēšanas spriegumam nav augsta, pieprasījumu var apmierināt arī parastās diodes vai Šotkija diodes.
Apsveriet strāvas nestspēju: diode vadīs noteiktu strāvas daudzumu, tāpēc ir jāizvēlas diode ar pietiekamu strāvas kapacitāti, lai nodrošinātu, ka pārsprieguma gadījumā diode netiks bojāta pārkaršanas dēļ.
Pievērsiet uzmanību apgrieztās atkopšanas laikam: apgrieztā atkopšanas laiks attiecas uz laiku, kas nepieciešams, lai diode pārietu no tiešās vadošās stāvokļa uz apgrieztās izslēgšanas stāvokli. Augstfrekvences sakaru barošanas sistēmās ir jāizvēlas diodes ar īsu reversās atkopšanas laiku, lai samazinātu pārslēgšanas zudumus un elektromagnētiskos traucējumus.
(2) Ķēdes topoloģijas struktūras izvēle
Vienas diodes skava: piemērota situācijām, kad skavas spriegums nav augsts un pārsprieguma amplitūda ir maza. Struktūra ir vienkārša un izmaksas ir zemas, taču iespīlēšanas precizitāte ir ierobežota.
Divu diožu iespīlēšana: sastāv no divām diodēm, kas savienotas apgrieztā sērijā, tas var uzlabot iespīlēšanas sprieguma precizitāti un uzticamību. Ja viena diode sabojājas, otra diode joprojām var spēlēt noteiktu iespīlēšanas lomu.
Vairāku līmeņu iespīlēšanas ķēde: kaskādējot vairākas diodes, ar to var panākt dažādu pārsprieguma amplitūdu pakāpenisku iespīlēšanu, uzlabojot ķēdes spēju izturēt pārspriegumu.
(3) Parametru aprēķins
Skavas sprieguma aprēķins: Sprieguma regulatora diodes skavas ķēdei skavas spriegums ir vienāds ar sprieguma regulatora diodes pārrāvuma spriegumu. Parastajām diodes vai Šotkija diodes skavu ķēdēm skavas spriegums ir aptuveni diodes tiešās vadīšanas spriegums plus citi sprieguma kritumi ķēdē.
Strāvas aprēķins: Aprēķiniet strāvu, kas plūst caur diodi, kad tā vada, pamatojoties uz pārsprieguma amplitūdu un ilgumu. Tajā pašā laikā ir jāņem vērā slodzes strāva ķēdē, lai nodrošinātu, ka diodes kopējā strāva nepārsniedz tā nominālo strāvu.
Jaudas aprēķins: aprēķiniet diodes jaudas zudumu, pamatojoties uz tās vadītspējas strāvu un skavas spriegumu. Izvēlieties diodes ar pietiekamu jaudu, lai nodrošinātu, ka ilgstošas ​​darbības laikā tās nesabojājas pārkaršanas dēļ.
3. Iespējamās problēmas un risinājumi, kas radušies projektēšanas procesā
(1) Skavas spriegums ir nestabils
Problēmas iemesls: to var izraisīt liela diodes parametru mainība, temperatūras izmaiņas vai citu ķēdes komponentu parametru izmaiņas.
Risinājums: izmantojiet temperatūras kompensācijas ķēdi, lai samazinātu temperatūras ietekmi uz skavas spriegumu; Izvēlieties diodes ar labu parametru konsistenci; Pievienojiet ķēdē atgriezeniskās saites vadības ķēdi, lai uzraudzītu un pielāgotu skavas spriegumu reāllaikā{0}}.
(2) Diodes pārkaršana un bojājumi
Problēmas iemesls: to parasti izraisa diodes strāva vai jauda, ​​kas pārsniedz tās nominālo vērtību, vai slikta siltuma izkliede.
Risinājums: saprātīgi izvēlieties diodes modeli un specifikācijas, lai nodrošinātu tās strāvas un jaudas jaudas atbilstību prasībām; Optimizēt ķēdes dizainu, lai samazinātu diodes strāvas un jaudas zudumus; Pievienojiet siltuma izkliedes ierīces, piemēram, siltuma izlietnes, ventilatorus utt., Lai uzlabotu diožu siltuma izkliedes spēju.
(3) Elektromagnētisko traucējumu problēma
Problēmas iemesls: diode ģenerē straujas strāvas izmaiņas vadīšanas un izslēgšanas momentos, kā rezultātā rodas elektromagnētiski traucējumi.
Risinājums: paralēli pievienojiet kondensatorus vai induktorus pāri diodei, lai izveidotu filtrēšanas ķēdi, kas nomāc elektromagnētiskos traucējumus; Veiciet ekranēšanas pasākumus, lai ekranētu diodes un skavas ķēdi, samazinot elektromagnētisko starojumu.
4. Dizaina piemērs
Kā piemēru ņemot līdzstrāvas -līdzstrāvas pārveidotāju sakaru barošanas sistēmā, izveidojiet diodes sprieguma skavas ķēdi, lai aizsargātu jutīgos komponentus tā izvades galā. Pieņemot, ka izejas spriegums ir 5 V, ir nepieciešams ierobežot pārspriegumu zem 6 V.
Diodes izvēle: izvēlieties sprieguma regulatora diodi ar pārtraukuma spriegumu 6V, nominālo strāvu 1A un jaudu 1W.
Ķēdes topoloģija: izmantojot vienu sprieguma regulatora diodes skavas ķēdi, sprieguma regulatora diode ir savienota apgriezti paralēli starp izejas spaili un zemi.
Parametru pārbaude: izmantojot simulāciju un eksperimentālu pārbaudi, sprieguma regulatora diode var normāli darboties pārsprieguma apstākļos, nofiksēt izejas spriegumu zem 6 V un nodrošināt, ka sprieguma regulatora diodes strāvas un jaudas zudumi ir nominālajā diapazonā.

https://www.trrsemicon.com/diode/dip-diode/mbr20200cft-to-220f.html