Kako projektirati diodnu naponsku stezaljku u komunikacijskom sistemu napajanja?

1. Princip rada diodnog naponskog sklopa
(1) Osnovni principi
Krug diodnog napona uglavnom se sastoji od jedne ili više dioda, koje koriste jednosmjernu provodljivost dioda kako bi postigle funkciju stezanja napona. Kada napon u kolu premaši napon provodljivosti diode, dioda provodi, stežući napon blizu napona provodljivosti diode; Kada je napon manji od napona provodljivosti diode, dioda se prekida i nema utjecaja na normalan rad kola.
(2) Radne karakteristike različitih tipova dioda
Obična dioda: ima fiksni napon provodljivosti, obično oko 0,6-0,7V (silikonska cijev) ili 0,2-0,3V (germanijska cijev). Njegova brzina provođenja je velika, ali je tačnost napona stezanja relativno niska.
Zener dioda: Može održavati stabilan napon obrnutog proboja unutar određenog strujnog raspona u stanju obrnutog proboja. Odabirom odgovarajućeg probojnog napona diode regulatora napona, napon se može precizno stegnuti na željenu vrijednost.
Schottky dioda: Ima nizak napon provođenja naprijed (obično 0,2-0,4V) i brzu brzinu prebacivanja, pogodan za aplikacije koje zahtijevaju visok napon stezanja i brzinu odziva.
2. Projektne točke sklopa diodnog napona
(1) Izbor diode
Odaberite u skladu sa zahtjevima napona stezanja: Ako je potreban precizan napon stezanja, treba odabrati diodu regulatora napona, a njen probojni napon treba odrediti prema zahtjevima sistema. Ako zahtjev za preciznošću za napon stezanja nije visok, obične diode ili Schottky diode također mogu zadovoljiti zahtjev.
Uzmite u obzir strujni kapacitet: dioda će teći određenu količinu struje prilikom vođenja, tako da je potrebno odabrati diodu s dovoljnim strujnim kapacitetom kako bi se osiguralo da se dioda neće oštetiti zbog pregrijavanja u slučaju prenapona.
Obratite pažnju na vrijeme povratnog oporavka: vrijeme povratnog oporavka odnosi se na vrijeme potrebno da dioda prijeđe iz provodnog stanja naprijed u stanje obrnutog prekida. U visokofrekventnim komunikacionim energetskim sistemima, diode s kratkim povratnim vremenom oporavka trebale bi biti odabrane kako bi se smanjili gubici pri prebacivanju i elektromagnetne smetnje.
(2) Izbor strukture topologije kola
Stezaljka sa jednom diodom: pogodna za situacije u kojima napon stezaljke nije visok i amplituda prenapona je mala. Struktura je jednostavna i niska cijena, ali je tačnost stezanja ograničena.
Dvostruko stezanje diode: sastavljeno od dvije diode povezane u obrnutom nizu, može poboljšati točnost i pouzdanost napona stezanja. Kada jedna dioda pokvari, druga dioda i dalje može igrati određenu ulogu stezanja.
Višeslojni stezni krug: Kaskadom više dioda, može postići stepenovano stezanje različitih amplituda prenapona, poboljšavajući sposobnost kola da izdrži prenapon.
(3) Proračun parametara
Proračun napona stezaljke: Za krug stezaljke diode regulatora napona, napon stege je jednak naponu proboja diode regulatora napona. Za krugove običnih diodnih ili Schottky diodnih stezaljki, napon stezaljke je približno napon vođenja diode prema naprijed plus drugi padovi napona u kolu.
Proračun struje: Izračunajte struju koja teče kroz diodu kada je provodna na osnovu amplitude i trajanja prenapona. Istovremeno, potrebno je uzeti u obzir struju opterećenja u krugu kako bi se osiguralo da ukupna struja diode ne prelazi njenu nazivnu struju.
Proračun snage: Izračunajte gubitak snage diode na osnovu njene struje provodljivosti i napona stege. Odaberite diode dovoljnog kapaciteta kako biste osigurali da se neće oštetiti zbog pregrijavanja tokom dugotrajnog-radnja.
3. Mogući problemi i rješenja na koja se susreću tokom procesa projektovanja
(1) Napon stezaljke je nestabilan
Razlog za problem: Može biti uzrokovan velikom varijabilnosti parametara diode, promjenama temperature ili promjenama u parametrima drugih komponenti u kolu.
Rješenje: Usvojiti krug temperaturne kompenzacije kako bi se smanjio utjecaj temperature na napon stezaljke; Odaberite diode s dobrom konzistentnošću parametara; Dodajte kontrolni krug s povratnom informacijom u krug za praćenje i podešavanje napona stezaljke u stvarnom-vremenu.
(2) Pregrijavanje i oštećenje diode
Razlog za problem: Obično je uzrokovan strujom ili snagom diode koja premašuje njenu nazivnu vrijednost, ili slabim odvođenjem topline.
Rješenje: Razumno odaberite model i specifikacije diode kako biste osigurali da njena struja i kapacitet snage ispunjavaju zahtjeve; Optimizirajte dizajn kola kako biste smanjili struju diode i gubitke snage; Dodajte uređaje za rasipanje toplote kao što su hladnjaci, ventilatori itd. da poboljšate kapacitet odvođenja toplote dioda.
(3) Problem elektromagnetnih smetnji
Razlog problema: Dioda stvara brze promjene struje tokom provodljivosti i graničnih momenata, što rezultira elektromagnetnim smetnjama.
Rješenje: Povežite kondenzatore ili induktivnost paralelno preko diode kako biste formirali krug za filtriranje koji potiskuje elektromagnetne smetnje; Usvojite mjere zaštite za zaštitu diode i kruga stezaljki, smanjujući elektromagnetno zračenje.
4. Primjer dizajna
Uzimajući DC-DC pretvarač u komunikacijskom sistemu napajanja kao primjer, dizajnirajte diodnu naponsku sklopku za zaštitu osjetljivih komponenti na njegovom izlaznom kraju. Pod pretpostavkom da je izlazni napon 5V, potrebno je stegnuti prenapon ispod 6V.
Odabir diode: Odaberite diodu regulatora napona s probojnim naponom od 6V, nazivnom strujom od 1A i kapacitetom snage 1W.
Topologija strujnog kruga: Usvajanjem jednog sklopa diode regulatora napona, dioda regulatora napona je spojena obrnuto paralelno između izlaznog terminala i mase.
Provjera parametara: Kroz simulaciju i eksperimentalnu verifikaciju, dioda regulatora napona može normalno raditi u uvjetima prenapona, pričvrstiti izlazni napon ispod 6V i osigurati da su struja i gubitak snage diode regulatora napona unutar nominalnog raspona.

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