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原创 硬件工程师必会电路之二极管应用下

2017-5-23 20:01 1931 0 1 分类: 模拟

1. 续流二极管的另一种用法


另外一般也主要利用续流二极管用作抑制瞬态。当流经一个电感器件的电流被突然关断时,根据电磁理论,突然消失的磁场将会在电感线圈上产生一个高电压脉冲,这个高电压脉冲瞬态幅值或许可以达到几千伏,这对系统来说是灾难,并且尤其在继电器线圈中更为常见。此时,工程上常见的做法是用一个续流二极管并联在继电器线圈的两端,以便给高压脉冲提供一个短路通道来保护系统,通过续流二极管的泄放通道保护继电器,器件选取上,需要具有足够的功率。

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图1 续流二极管的作用

上图右侧是续流二极管一个更为实用的例证,通过继电器旁边的二极管保护继电器,放在晶体管旁边的续流二极管则是保护晶体管,避免晶体管在关断时继电器因为磁场感应而被损坏。


2. 二极管用作ESD保护(击穿特性)


ESD保护有很多备选器件,通常会采用压敏电阻和瞬态二极管。也就是我们常说的VDR和TVS。这个更多的是一些对外的接口用得多,是选便宜点得压敏电阻还是瞬态二极管,这个需要好好了解下各自的性能。对于同样选择压敏电阻,是抑制瞬态的多还是周期性大信号的多,也是有所不同的。这里多说一点,作开发和作产品最大的不同,就是产品对于空间和成本的要求了,尤其对于追求极致的移动设备。或许,可以慢慢认为ESD的保护可以看作是续流二极管用作抑制瞬态的一种变种用法,作为硬件工程师,多多思考往往可以把知识串起来,也很有趣。

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图2 VARISTOR的特性曲线以及作用

USB中由于接口是可热插拔的,所以比较容易因为不可避免的人为因素导致静电损坏器件,比如挂机hang,烧板等,如果cpu的ESD保护比较弱,那么大概率会损坏CPU,实际调试中碰到过类似状况,所以使用USB接口的电路需要加入ESD保护器件,如下图所示,同时不要忽略电源pin上也要有ESD保护器件,并且从成本考虑信号上ESD与电源上ESD一般不是一个型号,大家可以考虑原因。

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图3 USB的ESD保护

一般来说,电源线上一般采用工作电压略高于5V的,电容一般为几十甚至100多的压敏电阻连到屏蔽线上。而差分线上因为速率高达480Mbps,此时需要电容很小的ESD器件,才能满足。原因时,较大的电容能使数据信号波形劣化,甚至导致位错误。因此需要电容低的器件,可以通过波形来看电容大小对波形的影响。

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图4 不同的电容值对USB信号影响


3. 开关二极管


二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。

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图5 二极管构成开关电路


如果有兴趣,大家可以了解一下PIN二极管,这种二极管主要用作射频和微波的开关。在射频电路中,开关是极为讲究的,需要专门的技术的技术来减少信号的衰减,即使暂时用不到,有时间研究一下也乐在其中。


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文章评论 1条评论)

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wjx943_536273043 2018-11-3 21:17

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启芯 2017-5-26 10:18

是挺难的,尤其对理论要求也很高。不过现在技术的发展驱使硬件工程师都要懂一点射频,比如Wifi,手机上的天线,因为太常用了

77lu 2017-5-26 07:58

射频好难

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