二极管开关电路
发布时间:2012/1/6 10:47:33 访问次数:13002
开关电路是一种常用的功能电路,例如家庭中的照明电路中的开关,各种民用电器中的电源开关等。
在开关电路中有两大类的开关。
(1)机械式的开关。采用机械式的开关件作为开关电路中的元器件。
(2)电子开关。所谓的电子开关,不用机械式的开关件,而是采用二极管、三极管这类器件构成开关电路。
1.开关二橛管开关特性
开关二极管同普通的二极管一样,也是一个PN结的结构,不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。
关于开关二极管的开关时间概念说明下列几点。
(1)开通时间。开关二极管从截止到加上正向电压后的导通要有一段时间,这一时间称为开通时间。要求这一时间愈短愈好。
(2)反向恢复时间。开关二极管在导通后,去掉正向电压,二极管从导通转为截止所需要的时间称为反向恢复时间。要求这一时间愈短愈好。
(3)开关时间。开通时间和反向恢复时间之和,称为开关时间。要求这一时间愈短愈好。
2.二极管开关电路等效电路
二极管开关电路中要使用二极管,由于普通二极管的开关速度不够高,所以在这种开关电路中所使用的二极管为专门的开关二极管。
图11-50(a)所示是开关二极管的等效电路,从图中可看出,此时开关二极管在等效成一只开关Sl的同时,还有两只电阻。等效电路中的开关Sl可认为是一个理想的开关,即其接通电阻小到为零,其断开电阻大到为无穷大。
在分析电子开关电路时,为了方便电路的分析,通常将二极管的开关作用等效成一个理想的电子开关,即可以用图11-50( b)所示的开关电路图形符号来等效开关二极管。
3.二极管开关电路原理分析
图11-51(a)所示是采用开关二极管构成的电子开关电路,电路中VD1是开关二极管,Uo是输入电压,Rl是负载电阻,砜为负载电阻Rl上的电压,输入电压Ui和输出电压Uo波形如图11-51(b)所示。
电路的工作原理是:输入电压Ui为一个矩形脉冲电压,在to之前这一输入电压为OV,此时开关二极管VD1的正极上没有电压,所以VD1处于截止状态,其内阻很大,VD1相当于断开,这样输入电压U就不能加到负载电阻R1上,此时的输出电压阢为OV,如图11-51(b)所示的t0之前波形。
当输入电压Ui从to到tl时刻到来前期间为正脉冲,这一足够大的电压加到VD1正极,使VD1从截止状态转换到导通状态,此时VD1的内阻很小(可以认为小到为零),这样输入电压U就全部加到负载电阻R1上。
当输入电压U在tl时刻从高电平跳变到低电平时,输入电压U为OV,这时开关二极管VD1截止,VD1相当于开路,这时电阻Rl上没有电压。
从上述电路分析可知,当有电压加到VD1正极时,VD1导通,负载电阻Rl上有电压:当没有电压加到VD1正极时,VD1截止,负载电阻Rl上没有电压。由此可见,VD1起到了一个开关作用。
开关二极管在导通与截止之间的转换速度很快,即所谓的开关速度高。
4.二极管典型应用开关电路分析
二极管构成的电子开关电路形式多种多样,图11-52所示是一种常见的二极管开关电路。
通过观察这一电路,可以熟悉下列几个方面的问题,以利于对电路工作原理的分析。
关于二极管电子开关电路分析思路说明如下几点。
(1)了解这个单元电路功能是第一步,从图11-52所示电路中可以看出,电感Ll和电容Cl并联,这显然是一个LC并联谐振电路,这是这个单元电路的基本功能,明确这一点后可以知道,电路中的其他元器件应该是围绕这个基本功能的辅助元器件,是对电路基本功能的扩展或补充等,以此思路可以方便地分析电路中的元器件作用。
(2) C2和VD1构成串联电路,然后再与Cl并联,从这种电路结构可以得出一个判断结果:C2和VD1这个支路的作用是通过该支路 来改变与电容Cl并联后的总容量大小。这样判断的理由是:C2和VD1支路与Cl并联后 总电容量改变了,与Ll构成的LC并联谐振电路其振荡频率改变了。所以,这是一个改变LC并联谐振电路频率的电路。
关于二极管电子开关电路分析说明下列两点。
(1)开关S1断开时电路分析。直流电压+V无法加到VD1的正极,这时VD1截止,其正极与负极之间的电阻很大,相当于VD1开路,这样C2不能接入电路,Ll只是与Cl并联构成LC并联谐振电路。
(2)开关Sl接通时电路分析。直流电压+V通过Sl和Rl加到VD1的正极,使VD1导通,其正极与负极之间的电阻很小,相当于VD1的正极与负极之间接通,这样C2接入电路,且与电容Cl并联,Ll与Cl、C2构成LC并联谐振电路。
在上述两种状态下,由于LC并联谐振电路中的电容不同, Q19C一种情况只有Cl,另一种情况是Cl与C2并联,在电容量不同的情况下LC并联谐振电路的谐振频率不同。所以,VD1在电路中的真正作用是控制LC并联谐振电路的谐振频率。
开关电路是一种常用的功能电路,例如家庭中的照明电路中的开关,各种民用电器中的电源开关等。
在开关电路中有两大类的开关。
(1)机械式的开关。采用机械式的开关件作为开关电路中的元器件。
(2)电子开关。所谓的电子开关,不用机械式的开关件,而是采用二极管、三极管这类器件构成开关电路。
1.开关二橛管开关特性
开关二极管同普通的二极管一样,也是一个PN结的结构,不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。
关于开关二极管的开关时间概念说明下列几点。
(1)开通时间。开关二极管从截止到加上正向电压后的导通要有一段时间,这一时间称为开通时间。要求这一时间愈短愈好。
(2)反向恢复时间。开关二极管在导通后,去掉正向电压,二极管从导通转为截止所需要的时间称为反向恢复时间。要求这一时间愈短愈好。
(3)开关时间。开通时间和反向恢复时间之和,称为开关时间。要求这一时间愈短愈好。
2.二极管开关电路等效电路
二极管开关电路中要使用二极管,由于普通二极管的开关速度不够高,所以在这种开关电路中所使用的二极管为专门的开关二极管。
图11-50(a)所示是开关二极管的等效电路,从图中可看出,此时开关二极管在等效成一只开关Sl的同时,还有两只电阻。等效电路中的开关Sl可认为是一个理想的开关,即其接通电阻小到为零,其断开电阻大到为无穷大。
在分析电子开关电路时,为了方便电路的分析,通常将二极管的开关作用等效成一个理想的电子开关,即可以用图11-50( b)所示的开关电路图形符号来等效开关二极管。
3.二极管开关电路原理分析
图11-51(a)所示是采用开关二极管构成的电子开关电路,电路中VD1是开关二极管,Uo是输入电压,Rl是负载电阻,砜为负载电阻Rl上的电压,输入电压Ui和输出电压Uo波形如图11-51(b)所示。
电路的工作原理是:输入电压Ui为一个矩形脉冲电压,在to之前这一输入电压为OV,此时开关二极管VD1的正极上没有电压,所以VD1处于截止状态,其内阻很大,VD1相当于断开,这样输入电压U就不能加到负载电阻R1上,此时的输出电压阢为OV,如图11-51(b)所示的t0之前波形。
当输入电压Ui从to到tl时刻到来前期间为正脉冲,这一足够大的电压加到VD1正极,使VD1从截止状态转换到导通状态,此时VD1的内阻很小(可以认为小到为零),这样输入电压U就全部加到负载电阻R1上。
当输入电压U在tl时刻从高电平跳变到低电平时,输入电压U为OV,这时开关二极管VD1截止,VD1相当于开路,这时电阻Rl上没有电压。
从上述电路分析可知,当有电压加到VD1正极时,VD1导通,负载电阻Rl上有电压:当没有电压加到VD1正极时,VD1截止,负载电阻Rl上没有电压。由此可见,VD1起到了一个开关作用。
开关二极管在导通与截止之间的转换速度很快,即所谓的开关速度高。
4.二极管典型应用开关电路分析
二极管构成的电子开关电路形式多种多样,图11-52所示是一种常见的二极管开关电路。
通过观察这一电路,可以熟悉下列几个方面的问题,以利于对电路工作原理的分析。
关于二极管电子开关电路分析思路说明如下几点。
(1)了解这个单元电路功能是第一步,从图11-52所示电路中可以看出,电感Ll和电容Cl并联,这显然是一个LC并联谐振电路,这是这个单元电路的基本功能,明确这一点后可以知道,电路中的其他元器件应该是围绕这个基本功能的辅助元器件,是对电路基本功能的扩展或补充等,以此思路可以方便地分析电路中的元器件作用。
(2) C2和VD1构成串联电路,然后再与Cl并联,从这种电路结构可以得出一个判断结果:C2和VD1这个支路的作用是通过该支路 来改变与电容Cl并联后的总容量大小。这样判断的理由是:C2和VD1支路与Cl并联后 总电容量改变了,与Ll构成的LC并联谐振电路其振荡频率改变了。所以,这是一个改变LC并联谐振电路频率的电路。
关于二极管电子开关电路分析说明下列两点。
(1)开关S1断开时电路分析。直流电压+V无法加到VD1的正极,这时VD1截止,其正极与负极之间的电阻很大,相当于VD1开路,这样C2不能接入电路,Ll只是与Cl并联构成LC并联谐振电路。
(2)开关Sl接通时电路分析。直流电压+V通过Sl和Rl加到VD1的正极,使VD1导通,其正极与负极之间的电阻很小,相当于VD1的正极与负极之间接通,这样C2接入电路,且与电容Cl并联,Ll与Cl、C2构成LC并联谐振电路。
在上述两种状态下,由于LC并联谐振电路中的电容不同, Q19C一种情况只有Cl,另一种情况是Cl与C2并联,在电容量不同的情况下LC并联谐振电路的谐振频率不同。所以,VD1在电路中的真正作用是控制LC并联谐振电路的谐振频率。
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