Hogyan tervezzünk dióda feszültség bilincs áramkört a kommunikációs tápellátási rendszerben?

1. A dióda feszültség bilincs áramkör működési elve
(1) Alapelvek
A dióda feszültségbilincs áramköre főként egy vagy több diódából áll, amelyek a diódák egyirányú vezetőképességét használják fel a feszültségbilincs funkció eléréséhez. Amikor az áramkör feszültsége meghaladja a dióda vezetési feszültségét, a dióda vezet, és a feszültséget a dióda vezetési feszültségéhez közel rögzíti; Ha a feszültség alacsonyabb, mint a dióda vezetési feszültsége, a dióda lekapcsol, és nincs hatással az áramkör normál működésére.
(2) Különböző típusú diódák működési jellemzői
Közönséges dióda: fix vezetési feszültséggel rendelkezik, általában 0,6-0,7 V (szilícium cső) vagy 0,2-0,3 V (germánium cső) körül. Vezetési sebessége gyors, de a szorítófeszültség pontossága viszonylag kicsi.
Zener dióda: Egy bizonyos áramtartományon belül stabil fordított áttörési feszültséget képes fenntartani fordított leállási állapotban. A feszültségszabályozó dióda megfelelő áttörési feszültségének kiválasztásával a feszültség pontosan a kívánt értékre rögzíthető.
Schottky-dióda: Alacsony előremenő vezetési feszültséggel (általában 0,2-0,4 V) és gyors kapcsolási sebességgel rendelkezik, alkalmas olyan alkalmazásokhoz, amelyek magas rögzítési feszültséget és reakciósebességet igényelnek.
2. Dióda feszültségbilincs áramkör tervezési pontjai
(1) Dióda kiválasztása
Válasszon a szorítófeszültség követelményei szerint: Ha pontos szorítófeszültségre van szükség, feszültségszabályozó diódát kell választani, és annak áttörési feszültségét a rendszerkövetelményeknek megfelelően kell meghatározni. Ha a szorítófeszültség pontossági követelménye nem magas, akkor a szokásos diódák vagy Schottky-diódák is kielégíthetik az igényt.
Fontolja meg az áramterhelhetőséget: A dióda vezetés közben bizonyos mennyiségű áramot fog átadni, ezért olyan diódát kell választani, amely megfelelő áramterhelhetőséget biztosít, hogy túlfeszültség esetén a dióda ne sérüljön túlmelegedés miatt.
Ügyeljen a fordított helyreállítási időre: A fordított helyreállítási idő arra az időre vonatkozik, amely szükséges ahhoz, hogy a dióda átmenjen az előre vezető állapotból a fordított lekapcsolási állapotba. A nagy-frekvenciás kommunikációs energiaellátó rendszerekben rövid visszirányú helyreállítási idejű diódákat kell választani a kapcsolási veszteségek és az elektromágneses interferencia csökkentése érdekében.
(2) Az áramköri topológia struktúrájának kiválasztása
Egydióda bilincs: alkalmas olyan helyzetekre, ahol a bilincs feszültsége nem magas és a túlfeszültség amplitúdója kicsi. A szerkezet egyszerű és a költségek alacsonyak, de a befogási pontosság korlátozott.
Kettős dióda rögzítés: két fordított sorba kapcsolt diódából áll, javíthatja a rögzítési feszültség pontosságát és megbízhatóságát. Ha az egyik dióda meghibásodik, a másik dióda továbbra is bizonyos rögzítő szerepet tölthet be.
Többszintű rögzítő áramkör: Több dióda kaszkádolásával különböző amplitúdójú túlfeszültség fokozatos rögzítését tudja elérni, javítva az áramkör túlfeszültség-álló képességét.
(3) Paraméterszámítás
Kapcsolófeszültség számítása: Feszültségszabályozó dióda bilincs áramkör esetén a bilincs feszültség megegyezik a feszültségszabályozó dióda áttörési feszültségével. A közönséges dióda vagy Schottky-dióda bilincs áramkörök esetén a szorítófeszültség megközelítőleg a dióda előremenő vezetési feszültsége plusz az áramkörben előforduló egyéb feszültségesések.
Áramszámítás: A túlfeszültség amplitúdója és időtartama alapján számítsa ki a diódán átfolyó áramot, amikor az vezet. Ugyanakkor figyelembe kell venni az áramkör terhelési áramát annak biztosítása érdekében, hogy a dióda teljes árama ne haladja meg a névleges áramát.
Teljesítményszámítás: Számítsa ki a dióda teljesítményveszteségét a vezetési áram és a szorítófeszültség alapján. Válasszon megfelelő teljesítményű diódákat, hogy ne sérüljenek meg túlmelegedés miatt a hosszú távú-használat során.
3. A tervezési folyamat során felmerülő lehetséges problémák és megoldások
(1) A bilincs feszültsége instabil
A probléma oka: Oka lehet a dióda nagy paraméterváltoztatása, a hőmérséklet-változások, vagy az áramkör más alkatrészeinek paramétereinek változása.
Megoldás: Használjon hőmérséklet-kompenzációs áramkört, hogy csökkentse a hőmérséklet hatását a bilincs feszültségére; Válasszon jó paraméterkonzisztenciájú diódákat; Adja hozzá a visszacsatoló vezérlő áramkört az áramkörhöz, hogy a bilincs feszültségét valós időben figyelje és állítsa be{0}}.
(2) A dióda túlmelegedése és sérülése
A probléma oka: Általában az okozza, hogy a dióda árama vagy teljesítménye meghaladja a névleges értékét, vagy rossz hőleadás.
Megoldás: ésszerűen válassza ki a dióda típusát és specifikációit, hogy biztosítsa, hogy áram- és teljesítménykapacitása megfeleljen a követelményeknek; Az áramkör kialakításának optimalizálása a diódaáram és a teljesítményveszteségek csökkentése érdekében; Adjon hozzá hőelvezető eszközöket, például hűtőbordákat, ventilátorokat stb., hogy javítsa a diódák hőelvezető képességét.
(3) Elektromágneses interferencia probléma
A probléma oka: A dióda gyors áramváltozásokat generál a vezetési és lekapcsolási pillanatokban, ami elektromágneses interferenciát eredményez.
Megoldás: Csatlakoztasson párhuzamosan kondenzátorokat vagy induktorokat a diódán keresztül, hogy egy szűrőáramkört képezzen, amely elnyomja az elektromágneses interferenciát; Fogadjon árnyékolási intézkedéseket a dióda és a bilincs áramkör árnyékolására, csökkentve az elektromágneses sugárzást.
4. Tervezési példa
Példaként egy kommunikációs áramellátó rendszerben lévő DC{0}}DC átalakítót, tervezzen egy dióda feszültségbilincs áramkört, amely megvédi a kimeneti végén lévő érzékeny alkatrészeket. Feltételezve, hogy a kimeneti feszültség 5 V, akkor a túlfeszültséget 6 V alá kell szorítani.
Diódaválasztás: Válasszon egy 6 V áttörési feszültségű, 1 A névleges áramerősségű és 1 W teljesítményű feszültségszabályozó diódát.
Áramkör topológia: Egyetlen feszültségszabályozó dióda bilincs áramkört alkalmazva a feszültségszabályozó dióda fordítottan párhuzamosan csatlakozik a kimeneti kapocs és a test közé.
Paraméterellenőrzés: Szimuláción és kísérleti ellenőrzésen keresztül a feszültségszabályozó dióda normálisan tud vezetni túlfeszültség alatt, 6 V alá szorítja a kimeneti feszültséget, és biztosítja, hogy a feszültségszabályozó dióda áram- és teljesítményvesztesége a névleges tartományon belül legyen.

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