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直流电源电路保护器件作用

直流电源电路保护首要有两种方法:过压保护和过流保护。挑选恰当的直流电源电路保护器材是完成高效、牢靠直流电源电路保护规划的关键,涉及到直流电源电路保护器材的选型,咱们就有必要要知道各直流电源电路保护器材的效果。在挑选直流电源电路保护器材的时分咱们要知道保护直流电源电路不该搅扰受保护直流电源电路的正常做法,此外,其还有必要防止任何电压瞬态造成全部体系的重复性或非重复性的不安稳做法。
直流电源电路保护元器件
防雷过压器材分为钳位型过压器材和开关型过压器材,开关型过压器材即是咱们熟知的防雷器材:陶瓷气体放电管、半导体放电管和玻璃放电管;钳位型过压器材有瞬态按捺二极管、压敏电阻、贴片压敏电阻和ESD放电二极管;过流器材则以PTC元件自康复保险丝为主。

1.放电管的效果:放电管常用于多级保护直流电源电路中的榜首级或前两级,起泄放雷电暂态过电流和约束过电压效果,放电管是经过将电压约束在较低的水平,然后起到保护效果。硕凯电子的放电管又分为气体放电管和固体放电管,气体放电管首要以陶瓷气体放电管和玻璃气体放电管为主,详细运用中放电管品种和类型的挑选则需求工程师依据商品运用端口的防护等级以及有关选型参数来断定。

2.瞬态按捺二极管的效果:瞬态按捺二极管能以10的负12次方秒量级的速度,将其南北极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使南北极间的电压箝坐落一个预订值,有效地保护电子线路中的精细元器材,免受各种浪涌脉冲的损坏。

3.压敏电阻的效果:压敏电阻是一种限压型保护器材,直流电源电路保护中首要是运用压敏电阻的非线性特性,当过电压呈现在压敏电阻的南北极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,然后完成对后级直流电源电路的保护

4.贴片压敏电阻的效果:贴片压敏电阻首要用于保护元件和直流电源电路,防止在直流电源供给、操控和信号线发作的ESD。

5.ESD静电放电二极管的效果:ESD静电放电二极管是一种过压、防静电保护元件,是为高速数据传输运用的I/O端口保护规划的器材。ESD保护器材是用来防止电子设备中的灵敏直流电源电路遭到ESD(静电放电)的影响。可提供十分低的电容,具有优秀的传输线脉冲(TLP)测验,以及IEC6100-4-2测验才能,尤其是在多采样数高达1000以后,进而改进对灵敏电子元件的保护。

6。PTC自康复保险丝的效果:直流电源电路正常作业时它的阻值很小(压降很小),当直流电源电路呈现过流使它温度添加时,阻值急剧增大几个数量级,使直流电源电路中的电流减小到安全值以下,然后使后面的直流电源电路得到保护。当毛病扫除以后,PPTC元件很快冷却并将回复到本来的低电阻状况,这么又象一只新的PPTC元件一样可以从头作业了。

7.电感的效果:电磁的联系相信我们都明白,电感的效果即是在直流电源电路刚开始的时分,全部还不安稳的时分,假如电感中有电流经过,就必定会发作一个与电流方向相反的感应电流(法拉第电磁感应定律),比及直流电源电路运行了一段时刻后,全部都安稳了,电流没有什么改变了,电磁感应也就不会发作电流,这时分就安稳了,不会呈现突发性的变故,然后确保了直流电源电路的安全,就像水车,一开始因为阻力滚动的比较慢,后来渐渐趋于平缓。电感还有一个效果即是通直流,阻交流,这个用的不多,我也不太明白详细怎样用,等用到了再和我们共享

8。磁珠的效果:磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率改变。 他比通常的电感有十分好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在适当宽的频率范围内坚持较高的阻抗,然后提高调频滤波效果,在以太网芯片上用到过。

再详细谈一下二极管基础知识-分类,运用,特性,原理,参数

☆二极管的特性与运用
简直在所有的电子直流电源电路中,都要用到半导体二极管,它在很多的直流电源电路中起着首要的效果,它是诞生最早的半导体器材之一,其运用也十分广泛。

☆二极管的运用

1.整流二极管
运用二极管单导游电性,可以把方向替换改变的交流电改换成单一方向的脉动直流电。

2。开关元件
二极管在正向电压效果下电阻很小,处于导通状况,适当于一只接通的开关;在反向电压效果下,电阻很大,处于截止状况,好像一只断开的开关。运用二极管的开关特性,可以构成各种逻辑直流电源电路。

3。限幅元件
二极管正导游通后,它的正向压降基本坚持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。运用这一特性,在直流电源电路中作为限幅元件,可以把信号起伏约束在必定范围内。

4。继流二极管
在开关直流电源的电感中和继电器等理性负载中起继流效果。

5.检波二极管
在收音机中起检波效果。

6.变容二极管
运用于电视机的高频头中。

☆二极管的作业原理
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体构成的p-n结,在其界面处两边构成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,因为p-n 结两边载流子浓度差导致的分散电流和自建电场导致的漂移电流持平而处于电平衡状况。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的相互抑消效果使载流子的分散电流添加导致了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,构成在必定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到必定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度到达临界值发作载流子的倍增进程,发作很多电子空穴对,发作了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。

☆二极管的类型
二极管品种有很多,依照所用的半导体资料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。依据其不一样用处,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、阻隔二极管、肖特基二极管、发光二极管等。依照管芯构造,又可分为点触摸型二极管、面触摸型二极管及平面型二极管。点触摸型二极管是用一根很细的金属丝压在光亮的半导体晶片外表,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一同,构成一个“PN结”。因为是点触摸,只答应经过较小的电流(不超越几十毫安),适用于高频小电流直流电源电路,如收音机的检波等。面触摸型二极管的“PN结”面积较大,答应经过较大的电流(几安到几十安),首要用于把交流电改换成直流电的“整流”直流电源电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能经过较大的电流,而且性能安稳牢靠,多用于开关、脉冲及高频直流电源电路中。

依据构造分类
半导体二极管首要是依托PN结而作业的。与PN结不可分割的点触摸型和肖特基型,也被列入通常的二极管的范围内。包含这两种类型在内,依据PN结构造面的特色,把晶体二极管分类如下:

1。点触摸型二极管
点触摸型二极管是在锗或硅资料的单晶片上压触一根金属针后,再经过电流法而构成的。因而,其PN结的静电容量小,适用于高频直流电源电路。可是,与面结型相比较,点触摸型二极管正向特性和反向特性都差,因而,不能运用于大电流和整流。因为构造简略,所以价格便宜。关于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等通常用处而言,它是运用范围较广的类型。

2.键型二极管
键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而构成的。其特性介于点触摸型二极管和合金型二极管之间。与点触摸型相比较,虽然键型二极管的PN结电容量稍有添加,但正向特性格外优秀。多作开关用,有时也被运用于检波和直流电源整流(不大于50mA)。在键型二极管中,熔接金丝的二极管有时被称金键型,熔接银丝的二极管有时被称为银键型。

3。合金型二极管
在N型锗或硅的单晶片上,经过合金铟、铝等金属的方法制造PN结而构成的。正向电压降小,适于大电流整流。因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。

4。分散型二极管
在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片外表的一部成为P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。近来,运用大电流整流器的干流已由硅合金型搬运到硅分散型。

5.台面型二极管
PN结的制造方法虽然与分散型一样,可是,只保存PN结及其必要的有些,把不必要的有些用药品腐蚀掉。其剩下的有些便呈现出台面形,因而得名。初期出产的台面型,是对半导体资料运用分散法而制成的。因而,又把这种台面型称为分散台面型。关于这一类型来说,好像大电流整流用的商品类型很少,而小电流开关用的商品类型却很多。

6。平面型二极管
在半导体单晶片(首要地是N型硅单晶片)上,分散P型杂质,运用硅片外表氧化膜的屏蔽效果,在N型硅单晶片上仅挑选性地分散一有些而构成的PN结。因而,不需求为调整PN结面积的药品腐蚀效果。因为半导体外表被制造得平坦,故而得名。而且,PN联系的外表,因被氧化膜掩盖,所以公认为是安稳性好和寿命长的类型。开始,关于被运用的半导体资料是选用外延法构成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,好像运用于大电流整流用的类型很少,而作小电流开关用的类型则很多。

7.合金分散型二极管
它是合金型的一种。合金资料是简单被分散的资料。把难以制造的资料经过巧妙地掺配杂质,就能与合金一同过分散,以便在现已构成的PN结中取得杂质的恰当的浓度散布。此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。

8.外延型二极管
用外延面长的进程制造PN结而构成的二极管。制造时需求十分高明的技能。因能随意地操控杂质的不一样浓度的散布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。

9.肖特基二极管
基本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的触摸面上,用已构成的肖特基来阻挠反向电压。肖特基与PN结的整流效果原理有根本性的区别。其耐压程度只要40V左右。其专长是:开关速度十分快:反向康复时刻trr格外地短。因而,能制造开关二极和低压大电流整流二极管。

依据用处分类

1。检波用二极管
就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的巨细(100mA)作为界限通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗资料点触摸型、作业频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波功率高,频率特性好,为2AP型。相似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还可以用于限幅、削波、调制、混频、开关等直流电源电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2.整流用二极管
就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的巨细(100mA)作为界限通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,作业频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆作业频率近100KHz的2CLG型。

3.限幅用二极管
大大都二极管能作为限幅运用。也有象保护外表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有格外强的约束尖利振幅的效果,通常运用硅资料制造的二极管。也有这么的组件出售:依据约束电压需求,把若干个必要的整流二极管串联起来构成一个全体。

4。调制用二极管
通常指的是环形调制专用的二极管。即是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即便其它变容二极管也有调制用处,但它们通常是直接作为调频用。

5.混频用二极管
运用二极管混频方法时,在500~10,000Hz的频率范围内,多选用肖特基型和点触摸型二极管。

6.扩大用二极管
用二极管扩大,大致有依托地道二极管和体效应二极管那样的负阻性器材的扩大,以及用变容二极管的参量扩大。因而,扩大用二极管通常是指地道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7.开关用二极管
有在小电流下(10mA程度)运用的逻辑运算和在数百毫安下运用的磁芯鼓励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点触摸型和键型等二极管,也有在高温下还可能作业的硅分散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的专长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时刻特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点触摸为中速开关直流电源电路用;2CK型平面触摸为高速开关直流电源电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等直流电源电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、功率高。

8.变容二极管
用于自动频率操控(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它很多叫法。经过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发作改变。因而,被运用于自动频率操控、扫描振动、调频和调谐等用处。通常,虽然是选用硅的分散型二极管,可是也可选用合金分散型、外延联系型、两层分散型等格外制造的二极管,因为这些二极管关于电压而言,其静电容量的改变率格外大。结电容随反向电压VR改变,取代可变电容,用作调谐回路、振动直流电源电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道变换和调谐直流电源电路,多以硅资料制造。

9.频率倍增用二极管
对二极管的频率倍增效果而言,有依托变容二极管的频率倍增和依托阶跃(即剧变)二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率操控用的变容二极管的作业原理一样,但电抗器的构造却能接受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃康复二极管,从导通切换到封闭时的反向康复时刻trr短,因而,其专长是急速地成为封闭的搬运时刻显著地短。假如对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(搬运时刻)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能发作很多高频谐波。

10.稳压二极管
是替代稳压电子二极管的商品。被制造成为硅的分散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤改变的二极管。作为操控电压和规范电压运用而制造的。二极管作业时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分红很多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的商品。作业在反向击穿状况,硅资料制造,动态电阻RZ很小,通常为2CW型;将两个互补二极管反向串接以削减温度系数则为2DW型。

11.PIN型二极管(PIN Diode)
这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。PIN中的I是“本征”含义的英文略语。当其作业频率超越100MHz时,因为少量载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时刻效应,其二极管失去整流效果而成为阻抗元件,而且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时,“本征”区的阻抗很高;在直流正向偏置时,因为载流子写入“本征”区,而使“本征”区呈现出低阻抗状况。因而,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件运用。它常被运用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等直流电源电路中。

12。 雪崩二极管 (Avalanche Diode)
它是在外加电压效果下可以发作高频振动的晶体管。发作高频振动的作业原理是栾的:运用雪崩击穿对晶体写入载流子,因载流子渡越晶片需求必定的时刻,所以其电流滞后于电压,呈现延迟时刻,若恰当地操控渡越时刻,那么,在电流和电压联系上就会呈现负阻效应,然后发作高频振动。它常被运用于微波范畴的振动直流电源电路中。

13。江崎二极管 (Tunnel Diode)
它是以地道效应电流为首要电流重量的晶体二极管。其基底资料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。地道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所发作。发作地道效应具有如下三个条件:①费米能级坐落导带和满带内;②空间电荷层宽度有必要很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器材。其首要参数有峰谷电流比(IP/PV),其间,下标“P”代表“峰”;而下标“V”代表“谷”。江崎二极管可以被运用于低噪声高频扩大器及高频振动器中(其作业频率可达毫米波段),也可以被运用于高速开关直流电源电路中。

14.迅速关断(阶跃康复)二极管 (Step Recovary Diode)
它也是一种具有PN结的二极管。其构造上的特色是:在PN结鸿沟处具有峻峭的杂质散布区,然后构成“自助电场”。因为PN结在正向偏压下,以少量载流子导电,并在PN结邻近具有电荷存贮效应,使其反向电流需求阅历一个“存贮时刻”后才能降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃康复二极管的“自助电场”缩短了存贮时刻,使反向电流迅速截止,并发作丰厚的谐波重量。运用这些谐波重量可规划出梳状频谱发作直流电源电路。迅速关断(阶跃康复)二极管用于脉冲和高次谐波直流电源电路中。

15.肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode)
它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向开始电压较低。其金属层除资料外,还可以选用金、钼、镍、钛等资料。其半导体资料选用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器材是由大都载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少量载流子导电的PN结大得多。因为肖特基二极管中少量载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时刻常数约束,因而,它是高频和迅速开关的理想器材。其作业频率可达100GHz。而且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制造太阳能电池或发光二极管。

16.阻尼二极管
具有较高的反向作业电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描直流电源电路作阻尼和升压整流用。

17。瞬变电压按捺二极管
TVP管,对直流电源电路进行迅速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V~200V)分类。

18.双基极二极管(单结晶体管)
两个基极,一个发射极的三端负阻器材,用于张驰振动直流电源电路,守时电压读出直流电源电路中,它具有频率易调、温度安稳性好等优点。

19。发光二极管
用磷化镓、磷砷化镓资料制成,体积小,正向驱动发光。作业电压低,作业电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。

依据特性分类
点触摸型二极管,按正向和反向特性分类如下。

1.通常用点触摸型二极管
这种二极管正如标题所说的那样,通常被运用于检波和整流直流电源电路中,是正向和反向特性既不格外好,也不格外坏的中间商品。如:SD34、SD46、1N34A等等归于这一类。

2.高反向耐压点触摸型二极管
是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的商品。运用于高压直流电源电路的检波和整流。这种类型的二极管通常正向特性不太好或通常。在点触摸型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗资料二极管,其耐压遭到约束。请求更高时有硅合金和分散型。

3。高反向电阻点触摸型二极管
正向电压特性和通常用二极管一样。虽然其反方向耐压也是格外地高,但反向电流小,因而其专长是反向电阻高。运用于高输入电阻的直流电源电路和高阻负荷电阻的直流电源电路中,就锗资料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等归于这类二极管。

4.高传导点触摸型二极管

它与高反向电阻型相反。其反向特性虽然很差,但使正向电阻变得满足小。对高传导点触摸型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,可以得到更优秀的特性。这类二极管,在负荷电阻格外低的情况下,整流功率较高。

直流电源电路保护器材运用范畴广泛,只需有电的地方就有装置直流电源电路保护器材的必要,如各类家用电器、家庭视听及数码商品、自己保养等消费类电子商品、计算机及其周边、手机及其周边、照明、医疗电子、轿车电子、电力、工业设备等,包含我们出产日子的方方面面。


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