Kako oblikovati diodno napetostno vezje v komunikacijskem napajalnem sistemu?

1. Načelo delovanja diodnega napetostnega vezja
(1) Osnovna načela
Vezje diodnih napetostnih sponk je v glavnem sestavljeno iz ene ali več diod, ki izkoriščajo enosmerno prevodnost diod za doseganje funkcije napetostnih sponk. Ko napetost v tokokrogu preseže prevodno napetost diode, dioda prevaja, pri čemer se napetost ujame blizu prevodne napetosti diode; Ko je napetost nižja od prevodne napetosti diode, se dioda prekine in ne vpliva na normalno delovanje vezja.
(2) Delovne lastnosti različnih tipov diod
Navadna dioda: ima fiksno prevodno napetost, običajno okoli 0,6-0,7 V (silicijeva cev) ali 0,2-0,3 V (germanijeva cev). Njegova prevodna hitrost je visoka, vendar je natančnost vpenjalne napetosti relativno nizka.
Zener dioda: vzdržuje lahko stabilno povratno prelomno napetost znotraj določenega tokovnega območja v stanju povratne razgradnje. Z izbiro ustrezne prebojne napetosti diode regulatorja napetosti lahko napetost natančno ukleščimo na želeno vrednost.
Schottkyjeva dioda: ima nizko napetost prevoda naprej (običajno 0,2–0,4 V) in hitro preklopno hitrost, primerna za aplikacije, ki zahtevajo visoko vpenjalno napetost in odzivno hitrost.
2. Konstrukcijske točke vezja napetostnih sponk diode
(1) Izbira diode
Izberite glede na zahteve glede vpenjalne napetosti: Če je potrebna natančna vpenjalna napetost, je treba izbrati diodo regulatorja napetosti in njeno prebojno napetost določiti v skladu s sistemskimi zahtevami. Če zahteva po natančnosti vpenjalne napetosti ni visoka, lahko zadostijo tudi navadne diode ali diode Schottky.
Upoštevajte tokovno nosilnost: Dioda bo pri prevajanju pretakala določeno količino toka, zato je treba izbrati diodo z zadostno tokovno nosilnostjo, da zagotovite, da se dioda ne bo poškodovala zaradi pregretja v primeru prenapetosti.
Bodite pozorni na povratni čas obnovitve: povratni obnovitveni čas se nanaša na čas, ki je potreben, da dioda preide iz stanja prevodnosti naprej v stanje povratne prekinitve. V visoko-komunikacijskih napajalnih sistemih je treba izbrati diode s kratkim povratnim časom obnovitve, da se zmanjšajo izgube preklapljanja in elektromagnetne motnje.
(2) Izbira strukture topologije vezja
Objemka z eno diodo: primerna za situacije, ko napetost objemke ni visoka in je amplituda prenapetosti majhna. Struktura je preprosta in cena je nizka, vendar je natančnost vpenjanja omejena.
Dvojno vpenjanje diode: sestavljeno iz dveh diod, povezanih v obratni seriji, lahko izboljša natančnost in zanesljivost vpenjalne napetosti. Ko ena dioda odpove, lahko druga dioda še vedno igra določeno vpenjalno vlogo.
Večnivojsko vpenjalno vezje: s kaskadnim povezovanjem več diod lahko doseže stopenjsko vpenjanje različnih amplitud prenapetosti, kar izboljša sposobnost vezja, da prenese prenapetost.
(3) Izračun parametrov
Izračun napetosti objemke: Za vezje diode regulatorja napetosti je napetost objemke enaka prebojni napetosti diode regulatorja napetosti. Pri običajnih diodnih ali Schottkyjevih diodnih vezjih je napetost klešč približno enaka prevodni napetosti diode skupaj z drugimi padci napetosti v vezju.
Izračun toka: Izračunajte tok, ki teče skozi diodo, ko je prevodna, na podlagi amplitude in trajanja prenapetosti. Hkrati je treba upoštevati tok obremenitve v tokokrogu, da zagotovimo, da skupni tok diode ne preseže njenega nazivnega toka.
Izračun moči: Izračunajte izgubo moči diode na podlagi njenega prevodnega toka in napetosti objemke. Izberite diode z zadostno močjo, da zagotovite, da se med dolgotrajnim-delovanjem ne poškodujejo zaradi pregretja.
3. Možne težave in rešitve, na katere naletite med projektiranjem
(1) Objemna napetost je nestabilna
Razlog za težavo: Lahko je posledica velike variabilnosti parametrov diode, temperaturnih sprememb ali sprememb parametrov drugih komponent v vezju.
Rešitev: Uporabite vezje temperaturne kompenzacije za zmanjšanje vpliva temperature na napetost sponk; Izberite diode z dobro konsistentnostjo parametrov; V tokokrog dodajte krmilno vezje s povratnimi informacijami za spremljanje in prilagajanje napetosti sponk v realnem-času.
(2) Pregrevanje in poškodba diode
Razlog za težavo: Običajno jo povzroča tok ali moč diode, ki presega nazivno vrednost, ali slabo odvajanje toplote.
Rešitev: Razumno izberite model in specifikacije diode, da zagotovite, da njen tok in moč ustrezata zahtevam; Optimizirajte zasnovo vezja za zmanjšanje toka diode in izgube moči; Dodajte naprave za odvajanje toplote, kot so hladilniki, ventilatorji itd., da izboljšate zmogljivost diod za odvajanje toplote.
(3) Problem elektromagnetnih motenj
Razlog za težavo: dioda ustvarja hitre spremembe toka med prevodnimi in izklopnimi trenutki, kar povzroči elektromagnetne motnje.
Rešitev: Povežite kondenzatorje ali induktorje vzporedno preko diode, da oblikujete filtrirno vezje, ki zavira elektromagnetne motnje; Sprejmite zaščitne ukrepe za zaščito vezja diode in sponke, kar zmanjša elektromagnetno sevanje.
4. Primer oblikovanja
Če za primer vzamemo pretvornik DC-DC v komunikacijskem napajalnem sistemu, oblikujte diodno napetostno vezje za zaščito občutljivih komponent na njegovem izhodnem koncu. Ob predpostavki, da je izhodna napetost 5 V, je treba prenapetost omejiti pod 6 V.
Izbira diode: Izberite diodo regulatorja napetosti s prebojno napetostjo 6 V, nazivnim tokom 1 A in močjo 1 W.
Topologija vezja: Sprejema enojno vezje diode regulatorja napetosti, dioda regulatorja napetosti je priključena obratno vzporedno med izhodno sponko in maso.
Preverjanje parametrov: S simulacijo in eksperimentalnim preverjanjem lahko dioda regulatorja napetosti normalno deluje v pogojih prenapetosti, omeji izhodno napetost pod 6 V in zagotovi, da sta izguba toka in moči diode regulatorja napetosti znotraj nazivnega območja.

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