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刘坚强电子学《电子元器件电路基础》5-6 二极管过压保护电路

 刘坚强教程 2019-09-15

二极管过压保护电路概述
大家知道,开关管最容易坏的时候,不是在打开时,而是在关闭时。跟水龙头的原理一样,水龙头由关到开坏的比较少,而水正向下流,在下面突然间把它堵死,由于水流过大,产生的冲击就很容易把开关弄坏。

由此可见,开关管的关断过程也是最容易损坏的时候,所以设计时要重点考虑它关闭时的安全。为了不让水龙头的水往回涌时冲击过大而把开关弄坏,通常有两个办法:一是当出水比较小时来堵,这样大大减少水流对开关的冲击;二是把开关这里的螺丝松开一些,让水从缝隙里喷出来,也可以减少水流对开关的冲击。

开关管就是根据后一个办法来增加保护措施,有针对B极引脚保护的RCD,也有针对E极引脚保护的电路。我们这节课来讲针对E极的二极管过压保护电路。

所谓二极管过压保护电路,是指采用二极管使过高的电压自动降低的保护电路。

二极管过压保护电路实物
大家看实物上Q3和Q4是KHS13007A,为NPN三极管做的开关管(如图5-6-1所示)。


图5-6-1 开关管

散热片旁边有两个二极管,D1和D2(如图5-6-2所示)。


图5-6-2 二极管

我们只看一个就好了,Q3从这边数过来是B、C、E。D1这边是正极,这边是负极,找到背面的对应位置。D1正极是接Q3的E极(如图5-6-3所示)。


图5-6-3 Q3的E极

负极接C极(如图5-6-4所示)。


图5-6-4 Q3的C极

二极管上面隐隐约约看到F的字样,一般是用FR107,把它并接在开关管的C、E之间,成为C、E极反向电压击穿的保护元件。加入它相当于一个放电通道,防止E极电压过高对开关管造成危险。

这里必须要选用FR,即Fast Recovery快速恢复二极管,来保证通过二极管的电流从正向转反向以后,再由反向转换到规定值的时间,即我们常说的反向恢复时间很短,一般是几百ηs。我们常用一眨眼的功夫来形容速度很快,但一眨眼从时间上来讲,大约有一二百ms,快恢复二极管的这个反向恢复时间比一眨眼的功夫要快上百万倍。

除了开关速度要超快以外,这个位置还要求耐压高,正向电流大。因为开关管的C极是接+310V,FR107就完全符合要求,它的反向耐压高达1000V,允许通过的最大电流为1A。

除了FR107外,在ATX电源中比较常用到的还有FR155、FR157等,这是开关管的B、E极保护。

二极管过压保护电路图
我们来画电路图,Q3的E极接快恢复二极管的正极,C极接快恢复二极管的负极。D1 FR107(如图5-6-5所示)。


图5-6-5 二极管过压保护电路图

二极管过压保护电路分析
在开关管导通时,E极电压不是很高,二极管处于反向偏置状态,不导通,对电路没有影响。

在开关管截止时,E极电压升高,如果高到二极管D1的正极电压大于负极电压时,D1就会导通,把过高的电压释放掉,起一个过压保护的作用。

大家可以从刘坚强官网>>网络课堂 观看本节配套视频教程。

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