Hvordan designe diodespenningsklemmekrets i kommunikasjonsstrømforsyningssystem?

1. Arbeidsprinsippet for diodespenningsklemmekrets
(1) Grunnleggende prinsipper
Diodespenningsklemmekretsen er hovedsakelig sammensatt av en eller flere dioder, som utnytter diodenes ensrettede ledningsevne for å oppnå spenningsklemmefunksjon. Når spenningen i kretsen overstiger ledningsspenningen til dioden, leder dioden, klemmer spenningen nær ledningsspenningen til dioden; Når spenningen er lavere enn ledningsspenningen til dioden, slår dioden seg av og har ingen innvirkning på den normale driften av kretsen.
(2) Arbeidsegenskaper til forskjellige typer dioder
Vanlig diode: har en fast ledningsspenning, vanligvis rundt 0,6-0,7V (silisiumrør) eller 0,2-0,3V (germaniumrør). Ledningshastigheten er rask, men klemspenningsnøyaktigheten er relativt lav.
Zenerdiode: Den kan opprettholde en stabil omvendt sammenbruddsspenning innenfor et visst strømområde i omvendt sammenbruddstilstand. Ved å velge passende sammenbruddsspenning til spenningsregulatordioden, kan spenningen klemmes nøyaktig til ønsket verdi.
Schottky-diode: Den har lav foroverledningsspenning (vanligvis 0,2-0,4V) og rask svitsjehastighet, egnet for applikasjoner som krever høy klemspenning og responshastighet.
2. Designpunkter for diodespenningsklemmekrets
(1) Diodevalg
Velg i henhold til klemspenningskravene: Hvis presis klemspenning er nødvendig, bør en spenningsregulatordiode velges, og dens sammenbruddsspenning bør bestemmes i henhold til systemkravene. Dersom presisjonskravet til klemspenning ikke er høyt, kan også vanlige dioder eller Schottky-dioder møte behovet.
Vurder strømbæreevne: En diode vil flyte en viss mengde strøm når den leder, så det er nødvendig å velge en diode med tilstrekkelig strømbærende kapasitet for å sikre at dioden ikke blir skadet på grunn av overoppheting ved overspenning.
Vær oppmerksom på omvendt gjenopprettingstid: Omvendt gjenopprettingstid refererer til tiden som kreves for en diode å gå over fra en forover ledende tilstand til en omvendt avskjæringstilstand. I høyfrekvente kommunikasjonsstrømsystemer bør dioder med kort reverseringstid velges for å redusere svitsjetap og elektromagnetisk interferens.
(2) Valg av kretstopologistruktur
Enkeltdiodeklemme: egnet for situasjoner der klemmespenningen ikke er høy og overspenningsamplituden er liten. Strukturen er enkel og kostnaden er lav, men klemnøyaktigheten er begrenset.
Dobbel diodeklemming: Sammensatt av to dioder koblet i omvendt serie, kan det forbedre nøyaktigheten og påliteligheten til klemspenningen. Når en diode svikter, kan den andre dioden fortsatt spille en viss klemrolle.
Klemkrets med flere nivåer: Ved å kaskadere flere dioder kan den oppnå gradert fastspenning av forskjellige amplituder av overspenning, noe som forbedrer kretsens evne til å motstå overspenning.
(3) Parameterberegning
Klemmespenningsberegning: For en spenningsregulatordiodeklemmekrets er klemspenningen lik sammenbruddsspenningen til spenningsregulatordioden. For vanlige diode- eller Schottky-diodeklemmekretser er klemspenningen omtrentlig foroverledningsspenningen til dioden pluss andre spenningsfall i kretsen.
Strømberegning: Beregn strømmen som flyter gjennom en diode når den leder basert på amplituden og varigheten til overspenningen. Samtidig er det nødvendig å vurdere laststrømmen i kretsen for å sikre at den totale strømmen til dioden ikke overstiger nominell strøm.
Effektberegning: Beregn effekttapet til dioden basert på dens ledningsstrøm og klemmespenning. Velg dioder med tilstrekkelig strømkapasitet for å sikre at de ikke blir skadet på grunn av overoppheting under lang-drift.
3. Mulige problemer og løsninger som oppstår under designprosessen
(1) Klemmespenningen er ustabil
Årsak til problemet: Det kan være forårsaket av den store parametervariasjonen til dioden, temperaturendringer eller endringer i parameterne til andre komponenter i kretsen.
Løsning: Bruk temperaturkompensasjonskrets for å redusere effekten av temperatur på klemspenningen; Velg dioder med god parameterkonsistens; Legg til tilbakemeldingskontrollkrets i kretsen for å overvåke og justere klemmespenningen i sanntid.-
(2) Diode overoppheting og skade
Årsak til problemet: Det er vanligvis forårsaket av strømmen eller kraften til dioden som overskrider dens nominelle verdi, eller dårlig varmespredning.
Løsning: Velg modellen og spesifikasjonene til dioden med rimelighet for å sikre at dens strøm- og strømkapasitet oppfyller kravene; Optimaliser kretsdesign for å redusere diodestrøm og effekttap; Legg til varmeavledningsenheter som kjøleribber, vifter osv. for å forbedre varmeavledningskapasiteten til dioder.
(3) Problem med elektromagnetisk interferens
Årsak til problemet: Dioden genererer raske strømendringer under lednings- og avskjæringsmomenter, noe som resulterer i elektromagnetisk interferens.
Løsning: Koble kondensatorer eller induktorer parallelt over dioden for å danne en filtreringskrets som undertrykker elektromagnetisk interferens; Vedta skjermingstiltak for å skjerme dioden og klemkretsen, og redusere elektromagnetisk stråling.
4. Designeksempel
Ved å ta en DC-DC-omformer i et kommunikasjonskraftsystem som et eksempel, utform en diodespenningsklemmekrets for å beskytte de sensitive komponentene ved utgangsenden. Forutsatt at utgangsspenningen er 5V, er det nødvendig å klemme overspenningen under 6V.
Diodevalg: Velg en spenningsregulatordiode med en nedbrytningsspenning på 6V, merkestrøm på 1A og effektkapasitet på 1W.
Kretstopologi: Ved å bruke en enkelt spenningsregulatordiodeklemmekrets, kobles spenningsregulatordioden i motsatt parallell mellom utgangsterminalen og jord.
Parameterverifisering: Gjennom simulering og eksperimentell verifisering kan spenningsregulatordioden lede normalt under overspenningsforhold, klemme utgangsspenningen under 6V, og sikre at strøm- og effekttapet til spenningsregulatordioden er innenfor det nominelle området.

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