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4.二极管(常见元器件及电路基础知识)

之前有在模电篇写过

一.1.(1)半导体基础知识-CSDN博客

一.1.(2)半导体二极管的结构、工作原理、参数、伏安特性-CSDN博客

一.1.(3)半导体二极管基本电路的分析方法及常见应用电路-CSDN博客

这里讲了一部分PN结以及工程上的拓展,阅读完此篇,学习效果更佳。

以下是二极管常见的一些使用场景。

1.整流桥

KBP310

内部框图

封装

老式稳压电源

也就是2,3PIN对应交流输入,1对应交流输出正极,4对应交流输出负极

2.BUCK-BOOST中肖特基二极管

例如这个开源项目:

穿越机分电板2-6s(已测试) - 嘉立创EDA开源硬件平台

其中D2 为肖特基二极管,型号为SS34,Iav=2A

(MP1584EN芯片参数额定3A,之前用SS56(Iav=5A),但自己的板面跑不到那么高,实测2.2A左右。并且后级也没那么大的电流需求,所以降额使用)

BUCK原理看LM5175数控电源400W(BUCK-BOOST拓扑)研究与设计-CSDN博客

3.FLYBACK中二极管

这个其实是利用二极管的单向导电性

4.LED发光二极管

以下面这个灯珠为例,可以试着按照上面方法计算,并且选用一个0201封装的电阻,并再次计算是否超过电阻的额定功率(实测20MA太亮,尽量控制在10ma以内)

5.稳压管

利用二极管的反向击穿特性制成的,在电路中其两端的电压保持基本不变,起到稳定电压的作用

Vz 稳定电压:反向击穿后稳定工作的电压

Iz  稳定电流:工作电压等于稳定电压时的工作电流

Pz 额定功率:正常工作的最大功率损耗(这个记得调好串联电阻)

Zzt和Zzk 动态电阻:就是dv/di,这个值越小,说明性能越好

Ir 反向漏电流:

Vf 正向电压:

简单小项目哈

QC2.0诱骗器(固定输出12v) - 嘉立创EDA开源硬件平台(项目未验证)

稳压管的稳压值是5.1V,电源电压是12V,就必须串一个电阻来承担超出的6.9V电压,如果串一个1kΩ的电阻电流就是12mA,如果串500Ω就是24mA,具体串多大的合适,要根据稳压管的耗散功率和负载电流决定。

6.TVS管

TVS二极管是和被保护电路并联的,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。

(1)工作峰值反向电压VRWM(Working peak reverse voltage)

VRWM是TVS二极管能够保持高电阻状态的最小反向电压值。一般VRWM会低于85%Vc而高于正常工作电压,以便TVS接入电路而不影响正常。让这个参数略大于你的电源最大值(Vrwm≈1.1~1.2*Vin )

(2)反向击穿电压VBR(Reverse breakdown voltage)

VBR是通过TVS二极管的反向电压是指TVS保护二极管开启时的电压,从此点开始器件进入雪崩击穿。(当电路电压超过该值,TVS内部自由电子轰击原子核,大量电子被释放,形成雪崩,这时,TVS近乎于短路,提供了一个回流路径,保护后端电路)

(3)钳位电压VC(Clamp voltage)

VC是钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流 IPP 时,TVS 两端测得的峰值电压。在相同IPP下的VC越小,说明TVS的钳位特性越好。(注意:要小于后级电路最高承受的瞬态电压)

(4)反向漏电流IR(Reverse Leakage Current)

漏电流,也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过 TVS 的最大电流。TVS 的漏电流一般是在截止电压下测量。

(5)脉冲峰值功率PPK(Peak pulse power,tp = 8/20 us)

PPK是在TVS二极管本身损坏之前可以分流的最大浪涌功率。PPK测量采用下图所示的8/20us脉冲波形。(8/20us表示波形8us电流到100%,20 us电流到50%。(没怎么考虑过这个参数,以后用到补充)

空讲参数没用,简单分析一下,大疆C板这个电路

TVS具体参数

 已知电池的正常工作电压VCC是24V,电池能冲到最大电压是27V附近,后级电路可承受的最高瞬态电压参数不知

考虑到电压波动,27*1.1=29.7,所以可得Vrmw=30v,即电源电压30V以下时,TVS呈现高阻态;

电压超过33.3-36.8V,TVS开始工作,提供泄流路径;

至于大于62.9的后端最大承受电压,查了查后端降压TPS54540的datasheet,没怎么理解。

芯片耐压最高42V,所以只能推断是去库存和保证大多数参数的一种无奈的妥协?

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