什么是钳位二极管?二极管钳位电路分析
一、什么是钳位二极管
钳位的意思就是把位置卡住,在电路中就是限制电压,英文名:Clamp diode。是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压,而不改变信号。工作原理同样是二极管的单向导电性。
1、当二极管负极接地时,则正极端电路的电位比地高时,二极管会导通将其电位拉下来,即正极端电路被钳位零电位或零电位以下(忽略管压降)。
2、当二极管正极接地时,则负极端电路的电位比地高时,二极管会截止,其电位将不会受二极管的任何影响。
二、钳位二极管电路分析
为了方便大家记住这种应用,先上图,让大家都来分析下。
1、负钳位二极管电路
工作原理:
Vi正半周时;开始充电,电容C充电至V值,此时钳位二极管导通,Vo=0V。
Vi负半周时,停止充电,电容上的电压为-V,同时加上负半周电压-V,Vo=-2V。
2、偏压型钳位二极管电路
工作原理
Vi正半周时,二极管DON,C被充电至V值(左正、右负),Vo=+V1(a)或-V1(b)。
Vi负半周时,二极管DOFF,RC时间常数足够大,Vo=VC+Vi(负半周)=2V。
三、钳位二极管的应用
说起钳位二极管的应用,小编深有体会,前段时间做高通MSM8909平台,经常遇到GPIO管脚被静电击穿,也就是EOS,为什么这里会说到GPIO?因为GPIO内部电路结构中就有钳位二极管电路,话不多说,上图。
如上图所示,我们来分析下。
钳位二极管D1的负极上拉的GPIO的参考电源VDD,钳位二极管D2的正极接GND。
当输出电压大于VDD;D1导通,D2截止,Pin的电压为VDD(忽略二级管的导通压降);
当输入电压小于GND;D1截止,D2导通,Pin的电压为GND(忽略二级管的导通压降);
因此能够把输入电压的范围控制在[GND,VDD]之间,保护Pin不受损坏。那如何判定GPIO是否损坏呢?方法如下:
首先,把万用表调到二极管档位,红表笔接主板的GND,黑表笔接测试GPIO管脚,此时是测量二极管D2是否损坏,测试值是二极管的导通值,一般范围0.4-0.6V,超出此范围为二极管击穿。
其次,红表笔接测试GPIO管脚,黑表笔接GND,此时是测量二极管D1是否损坏。