全桥变换器中钳位二极管工作情况的详细分析
26420843_基于TMS320F28035的三相大功率充电机设计
电气传动2016年第46卷第8期基于TMS320F28035的三相大功率充电机设计周映虹，冯晓培，郭思远，李志忠（广东工业大学信息工程学院，广东广州510006）摘要：分析了变压器原边与滞后桥臂相联的加钳位二极管的零电压开关脉宽调制全桥变换器工作原理，采用TMS320F28035实现了变换器的零电压开关脉宽调制，设计了1台功率为10kW 的三相直流充电机。
实验结果表明了设计方案是可行的。
关键词：全桥变换器；脉宽调制；零电压开关；移相控制；钳位二极管中图分类号：TM464文献标识码：ADesign of Three -phase Power Charger Based on TMS320F28035ZHOU Yinghong ，FENG Xiaopei ，GUO Siyuan ，LI Zhizhong（School of Information Engineering ，Guangdong University of Technology ，Guangzhou 510006，Guangdong ，China ）Abstract:A clamping diode phase -shifted ZVS full -bridge converter using the transfer primary side combinedwith the lag bridge arm had been analyzed.And a 10kW three -phase power charger was built ，by utilizing a 32-bit fixed -point DSP -TMS320F28035as core controller to achieve the ZVS PWM.The experimental results show that the designed scheme is feasible.Key words:full -bridge converter ；pulse eidth modulation （PWM ）；zero voltage switch （ZVS ）；phase shift control ；clamp diodes基金项目：广东省新能源汽车专项（110105752020190）作者简介：周映虹（1978-），女，博士，讲师，Email ：****************ELECTRIC DRIVE 2016Vol.46No.8移相控制的零电压开关全桥变换器具有输出功率大、效率高和可靠性好等特点，被大功率开关电源作为主电路广泛使用。
二极管的钳位
二极管的钳位
二极管是一种用于电路中的半导体器件，具有只允许电流在一个方向
流动的特性。
而在实际使用中，为了正常的工作，需要正确连接二极
管的钳位。
一、二极管的结构
二极管通常由P型半导体和N型半导体制成。
其中，P型半导体中掺杂的杂质浓度较高，而N型半导体中掺杂的杂质浓度较低。
这使得二极
管的两端区别明显，分别为阳极和阴极。
二、钳位的分类
二极管的钳位分为三种：阳极、阴极和标记钳。
1.阳极（Anode）
由于P型半导体掺杂的杂质较多，因此在连接正电压时会吸引电子，
而电子会从N型半导体向P型半导体移动，从而形成电流的流动。
因此，阳极是二极管正极。
2.阴极（Cathode）
与阳极相反，阴极是掺杂杂质浓度较低的N型半导体。
在连接负电压时，电子会从P型半导体向N型半导体移动，形成电流的流动。
因此，阴极是二极管的负极。
3.标记钳（Marking）
标记钳通常是在二极管的外壳上留下的一个标记，目的是用于区分二极管的极性。
在连接二极管时，标记钳通常要与阳极相连。
三、正确连接二极管钳位的方法
1.判断二极管的极性，一般通过外壳上的标记钳。
2.将阳极连接到正极，将阴极连接到负极。
3.确保钳位良好的接触，避免接触不良的情况。
4.注意电路的电压和电流的大小，要保证二极管的额定电压和电流能够承受。
总之，正确连接二极管钳位非常重要，既能确保电路正常工作，也能避免损坏二极管。
因此，在连线前，一定要仔细学习二极管的各个钳位的含义和连接方法，并严格按照规定进行连接，保证电路的安全稳定运行。
钳位二极管原理讲解
钳位二极管原理讲解1.钳位二极管的结构钳位二极管的结构与普通二极管相似，由N型半导体和P型半导体交替堆叠形成。
与普通二极管的不同之处在于，钳位二极管在N型半导体中增加了P型注入区，也叫D型区。
这样一来，钳位二极管具有三个区域：P型半导体的区域（称为P区或阳极区）、N型半导体的区域（称为N区或阴极区）以及P型注入区。
2.钳位二极管的工作原理-在正向偏置的情况下，电流流经钳位二极管的P区，进入N区，然后在P区中注入。
由于D型区的存在，这导致了注入电流增加的过程，并使得钳位二极管的电压下降。
-当出现尖峰脉冲信号时，比如电感元件开关的瞬态过渡过程中，会产生电感元件自身的感应电动势。
如果不加控制，这个感应电动势可能会导致电压超过元件的额定值，从而损坏元件。
然而，钳位二极管的存在可以防止这种过电压的发生。
当感应电动势出现时，钳位二极管处于反向偏置状态。
由于D型区的存在，钳位二极管的注入电流将增强，并产生一个反向电流，从而抑制过电压，保护其他元件。
3.钳位二极管的应用-在开关电源中，钳位二极管用于消除变换器和开关电源中电感元件（如变压器或电感线圈）的开关过渡过程中产生的尖峰噪声。
这些尖峰噪声可能对其他电子元件产生干扰，使用钳位二极管可以有效消除这种干扰。
-在电感元件（如继电器和电机）的保护电路中，钳位二极管可以保护电路中的其他元件，确保其不受电感元件开关过渡过程中产生的过电压的损害。
-在通信电路和数据线中，钳位二极管用于抑制静电放电和防止电磁干扰。
总结：钳位二极管通过引入P型注入区域，可以在电路中起到限制过电压的作用。
通过增加钳位二极管的注入电流，可以在感应电动势产生时抑制过电压，保护其他电子元件的安全运行。
钳位二极管广泛应用于消除开关电路中的尖峰噪声，保护电感元件和其他元件，抑制静电放电和电磁干扰。
在实际应用中，我们应根据电路的具体需求选择合适的钳位二极管。
钳位二极管的工作原理
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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
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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。
。
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
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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。
移相全桥原边钳位二极管
移相全桥原边钳位二极管
移相全桥原边钳位二极管是一种常见的电子元器件，用于电路中的整流和滤波功能。
它具有许多优点，如高效能、高频率操作和可靠性等。
下面将介绍移相全桥原边钳位二极管的工作原理和应用领域。
我们来了解一下移相全桥原边钳位二极管的工作原理。
它是由四个二极管组成的全桥整流电路，其中两个二极管用于整流，另外两个二极管用于钳位。
在交流电源输入时，通过移相变压器将电压进行相位变换，然后经过全桥整流电路进行整流，最后通过钳位二极管将电压稳定在一定的范围内。
这样可以实现电压的稳定输出。
移相全桥原边钳位二极管主要应用于交流电源的整流和滤波功能。
它可以将交流电源转换为直流电源，滤除电源中的杂波和噪声，使得输出电压更加稳定。
因此，在各种电子设备和电路中都广泛应用，如电源适配器、电子变频器和电动汽车充电器等。
除了上述的应用领域，移相全桥原边钳位二极管还可以用于交流电压的频率调节。
通过调整移相变压器的参数，可以改变输出电压的频率，从而适应不同的电器设备和电路需求。
移相全桥原边钳位二极管是一种重要的电子元器件，具有整流、滤波和频率调节等功能。
它的应用范围广泛，可以在各种电子设备和电路中发挥重要作用。
通过了解和掌握其工作原理和应用领域，我们可以更好地应用和设计电子电路，提高电路的性能和效率。
一种原边带箝位二极管的ZVS移相全桥变换器
2006eco m Power Technologies
Mar. 25 , 2006 , Vol. 23 No . 2
图 2 原边带箝位二极管的全桥变换器主要波形
在一个开关周期中 ,该变换器共有 18 种开关状 态 ,后 9 种类似前 9 种 ,在此只分析前 9 种状态 。在分 析前 ,作如下假设 :
parasitic o scillatio n and voltage spike resulted by t he reverse recovery of t he rectifier diodes. In t his paper , a novel ZVS
co nverter is p ropo sed which adopt s two clamping diodes in t he first side of t ransformer , t hus t he parasitic o scillation and
(9) 开关状态 8 [ t7 , t8 ] ,对应于图 3 (i) 。在 t7 时 刻 , CDR1 和 CDR4 上的电压上升到 Uin / K ,此时 UBC 上升
到 Uin ,C 点电位变为 0 ,D6 导通 ,将 UBC 钳在 Uin ,因此 将 CDR1 和 CDR4 电压钳在 Uin / K ,从而消除了整流桥的 尖峰电压和二极管反向恢复造成的损耗 。此时 , iLr = - I4 , ip = iLr + iD6 。到 t8 时刻 , iD6 线性下降为零 ,D6 自 然关断 ,该模态结束 。
·24 ·
图 3 变换器的各个开关状态等效电路
(2) 开关状态 1 [ t0 , t1 ]时刻 ,对应于图 3 ( b) 。t0 时刻关断 Q1 ,原边电流 ip 给 C1 充电 ,同时给 C3 放电 , A 点电压下降 。由于有 C1 和 C3 , Q1 是零电压关断 。
二极管钳位电路工作原理详解
二极管钳位电路工作原理详解一、二极管基本原理二极管是一种具有单向导电性的电子器件，它只允许电流从一个方向流过，而阻止电流从另一个方向流过。
二极管的基本工作原理是利用PN结的电压特性来实现导通和截止的功能。
当二极管两端加正向电压时，PN结导通，电流可以顺利通过；而当二极管两端加反向电压时，PN结截止，电流无法通过。
二、钳位电路结构钳位电路是一种用于限制电压波动的电路，主要由二极管和电阻组成。
钳位电路通常包括两个二极管和一个电阻，其中两个二极管反向并联，电阻连接在两个二极管的中间。
三、钳位电路工作原理当钳位电路中的输入电压超过预定值时，反向并联的二极管将导通，形成一个短路路径，将输入电压限制在预定值以下。
此时，电阻起到分压作用，将输入电压的一部分分流到地，从而保护后续电路免受过电压的影响。
四、钳位电路应用钳位电路广泛应用于各种电子设备中，如电源适配器、充电器、电机驱动器等。
在电源适配器中，钳位电路可以保护输出电压免受输入电压波动的影响；在电机驱动器中，钳位电路可以防止电机绕组在开关管开通或关断时产生的过电压对电机造成损坏。
五、钳位电路优缺点钳位电路的优点包括：结构简单、成本低、可靠性高。
其缺点包括：限制电压的精度不高、响应速度较慢。
六、钳位电路调试与维护在使用钳位电路时，需要进行调试以确保其正常工作。
调试过程中需要注意以下几点：1.确保输入电压在预定范围内；2.调整电阻的阻值以获得合适的电压限制值；3.检查二极管是否正常工作；4.在使用过程中定期检查和维护电路。
此外，为了确保钳位电路的正常工作，还需要注意以下几点：1.保持电路板的清洁和干燥；2.避免过电流或过电压对电路板造成损坏；3.在使用过程中注意安全操作规程。
总之，钳位电路是一种常见的电子电路保护技术，其工作原理和应用广泛。
在使用过程中需要注意调试和维护以确保其正常工作并保护后续电路免受过电压的影响。
钳位二极管的工作原理
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。
钳位二极管的工作原理
钳位二极管的工作原理钳位二极管是一种特殊的二极管，它具有特殊的工作原理和应用场景。
在理解钳位二极管的工作原理之前，首先我们需要了解一些基本的二极管知识。
二极管是一种具有两个电极的电子元件，常用于电路中的整流和开关等功能。
它由P型半导体和N型半导体组成，两种半导体之间形成的结被称为P-N结。
P型半导体中的载流子主要是电子，而N型半导体中的载流子主要是空穴。
在P-N结中，由于P型半导体的电子和N型半导体的空穴发生复合，形成一个电势垒，阻止了电流的反向流动。
当施加正向偏置电压时，电子从N型半导体流入P型半导体，空穴从P型半导体流入N型半导体，形成电流。
而当施加反向偏置电压时，电子和空穴受到电势垒的阻止，电流无法形成。
而钳位二极管则是在二极管的基础上发展而来的一种特殊类型。
它的工作原理与普通二极管类似，但是在正向偏置电压下，它能够将电压稳定在一个特定的值上。
这个特定的电压被称为钳位电压，是钳位二极管的一个重要参数。
钳位二极管的工作原理主要依赖于PN结和金属-半导体接触之间的物理特性。
在正向偏置电压下，当电子和空穴进入PN结时，它们会与PN结内的材料发生复合。
这种复合过程会产生热量，使得PN 结温度升高。
当温度升高到一定程度时，PN结的物理特性会发生变化，导致电流的变化。
钳位二极管能够利用这种温度变化来实现电压的稳定。
具体来说，当正向偏置电压施加在钳位二极管上时，电流会通过PN结，并且会产生热量。
这些热量会导致PN结温度的升高，而PN结的温度升高会使得钳位二极管的电阻发生变化。
当温度升高到一定程度时，钳位二极管的电阻会发生急剧变化，从而限制电流的增加。
这样，在达到一定的温度后，钳位二极管的电阻会自动调整，使得电压稳定在一个特定的值上。
这个特定的值就是钳位电压。
钳位二极管的钳位电压是由其材料和结构决定的，通常可以通过选择不同的材料和工艺来实现不同的钳位电压。
钳位二极管广泛应用于电路中的电压稳定和保护功能，例如用于限制电压峰值、稳定信号波形等。
全桥变换器中钳位二极管工作情况的详细分析
全桥变换器中钳位二极管工作情况的详细分析首先，我们来了解一下全桥变换器的基本结构。
全桥变换器由四个功率开关元件组成，包括两个电流型开关，如IGBT或MOSFET，以及两个钳位二极管。
全桥变换器的输入端与直流电源相连，输出端则通过一个负载电阻与地相连。
在工作时，全桥变换器的四个开关分别处于开关和关断状态，从而控制输出电压的大小和极性。
具体的工作过程如下：1.开关1和开关4接通，开关2和开关3断开。
这时，电源正极连通到负载，而地连接到负端的电阻。
这个过程称为正半周期。
2.开关1和开关4断开，开关2和开关3接通。
这时，电源负极连通到负载，而地连接到正端的电阻。
这个过程称为负半周期。
循环以上两个过程，即可实现对负载电压大小和极性的控制。
钳位二极管是一个重要的辅助电路元件，用于保护开关元件和提供电源电压。
在正半周期中，当开关1和开关4接通时，因为电感的存在，电流无法立即变为瞬间值。
此时，钳位二极管处于正向偏置状态，起到辅助导通的作用，帮助电流减小。
在负半周期中，当开关2和开关3接通时，电感中的能量无法瞬间消失。
此时，钳位二极管处于反向偏置状态，起到辅助反向导通的作用，帮助电感中的能量释放，从而避免引起电压浪涌和损坏开关元件。
需要注意的是，钳位二极管的导通特性是由开关元件的选用和控制策略决定的。
通常情况下，钳位二极管需要具有低开通电压和高关断电压的特性，以保护开关元件的安全工作。
此外，还需要注意钳位二极管的功率损耗，以免过大的功率损耗导致钳位二极管过热。
总结起来，全桥变换器中的钳位二极管起到了保护开关元件和辅助电流流动的作用。
在正半周期中，帮助电流减小；在负半周期中，帮助电感中的能量释放。
钳位二极管的选择和控制策略应根据实际需求和开关元件的特性进行优化，以确保全桥变换器的稳定工作。
[1] Haupt, R. L. (1998). Understanding PWM converters used in industry. CRC press.[2] Mohan, N., Undeland, T. M., & Robbins, W. P. (2002). Power electronics: converters, applications, and design (3rd ed.). Hoboken, NJ: Wiley.。
tvs钳位二极管工作原理
tvs钳位二极管工作原理TVS钳位二极管是一种用于保护电路的重要元件。
它的工作原理基于其特殊的电压-电流特性，可以在电路中提供快速的反向电压保护。
TVS钳位二极管是一种特殊的二极管，也称为稳压二极管或瞬态电压抑制器。
它的主要作用是限制电路中的瞬态电压，避免电路中其他元件受到过高的电压损坏。
TVS钳位二极管的工作原理可以简单地解释为，当电路中的电压超过设定的阈值时，TVS钳位二极管会迅速变为导通状态，将电压限制在一个较低的安全范围内。
换句话说，TVS钳位二极管可以将过高的电压转移到自身上，保护其他元件不受损坏。
TVS钳位二极管的工作原理可以通过下面三个关键要素来解释：击穿电压、响应时间和能量处理能力。
击穿电压是指TVS钳位二极管能够忍受的最大电压。
当电路中的电压超过这个值时，TVS钳位二极管会迅速变为导通状态，并将电压限制在一个较低的安全范围内。
这种击穿电压是根据具体应用需求来选择的，以确保电路中其他元件的安全。
响应时间是指TVS钳位二极管从非导通状态变为导通状态所需的时间。
由于TVS钳位二极管需要迅速响应来保护电路，因此其响应时间必须很短。
通常情况下，TVS钳位二极管的响应时间在纳秒级别，这使得它非常适合用于高速电路和敏感的电子设备中。
能量处理能力是指TVS钳位二极管能够吸收和耗散的能量。
当电路中出现瞬态电压时，TVS钳位二极管能够吸收这些能量，并将其耗散为热能。
这种能量处理能力是通过TVS钳位二极管的结构和材料来实现的，通常会使用特殊的硅材料或氧化锌来提高其能量处理能力。
总结起来，TVS钳位二极管的工作原理是通过击穿电压、响应时间和能量处理能力来保护电路中的其他元件。
当电路中的电压超过设定的阈值时，TVS钳位二极管会迅速变为导通状态，将电压限制在一个较低的安全范围内。
这使得TVS钳位二极管成为电路保护中不可或缺的元件，广泛应用于各种电子设备和系统中。
二极管钳位、继流原理分析
一、钳位二极管原理在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下；特性：1、二极管具有单向导电性,正向导通,反向不导通.半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用。
2、二极管的钳位是指利用二极管正向导通压降相对稳定,且数值较小(有时可近似为零)的特点,来限制电路中某点的电位.3、二极管是有一个P型半导体和一个N型半导体结合在一起形成的,中间会形成一个PN节,隔离正是由于PN节的作用. PN节处由于电子的漂移本身形成了一个内电场,当外加电压产生的电场与内电场的方向相同时电流便能通过,否则就会被内电场抵消而被隔离.过大则会将PN节击穿,是不容许的作用：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作用；4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上；（忽略管压降）5.正常工作，哪个二极管也不导通应用：二极管具有单向导通的特点。
二极管钳位就是利用了这点原理。
简单点讲：D3负极接地，那么-IN输入最高的电压也就是0.7V电压（也就是二极管的正向压降）高与0.7V的电压被二极管导通到地。
也就是被钳位在最高只有0.7V的电压上限上。
OUT脚假设现在输出高电平。
由于D1负极接+EV，那么OUT的最高输出电压也就是EV+0.7V电压。
高与这电压时被导通到电源上，后再与地现成回路，OUT最高电压被钳位在EV+0.7V二、续流二极管原理：续流二极管都是并联在线圈的两端，线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。
当电流消失时，其感应电动势会对电路中的元件产生反向电压。
当反向电压高于元件的反向击穿电压时，会使元件如三极管、晶闸管等造成损坏。
续流二极管并联在线两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。
二极管与三极管的箝位与限幅
实验一 晶体管开关特性、限幅器与钳位器一、实验目的1、观察晶体二极管、三极管的开关特性，了解外电路参数变化对晶体管开关特性的影响。
2、掌握限幅器和钳位器的基本工作原理。
二、实验原理1、晶体二极管的开关特性由于晶体二极管具有单向导电性，故其开关特性表现在正向导通与反向截止两种不同状态的转换过程。
如图1－1电路，输入端施加一方波激励信号v i ，由于二极管结电容的存在，因而有充电、放电和存贮电荷的建立与消散的过程。
因此当加在二极管上的电压突然由正向偏置(+V 1)变为反向偏置(-V 2)时，二极管并不立即截止，而是出现一个较大的反向电流R V 2，并维持一段时间t s （称为存贮时间）后，电流才开始减小，再经t f （称为下降时间）后，反向电流才等于静态特性上的反向电流I 0，将t rr ＝t s ＋t f 叫做反向恢复时间，t rr 与二极管的结构有关，PN 结面积小，结电容小，存贮电荷就少，t s 就短，同时也与正向导通电流和反向电流有关。
当管子选定后，减小正向导通电流和增大反向驱动电流，可加速电路的转换过程。
2、晶体三极管的开关特性晶体三极管的开关特性是指它从截止到饱和导通，或从饱和导通到截止的转换过程，而且这种转换都需要一定的时间才能完成。
如图1－2电路的输入端，施加一个足够幅度（在－V 2和+V 1之间变化）的矩形脉冲电压v i 激励信号，就能使晶体管从截止状态进入饱和导通，再从饱和进入截止。
可见晶体管T 的集电极电流 i c 和输出电压v o 的波形已不是一个理想的矩形波，其起始部分和平顶部分都延迟了一段时间，其上升沿和下降沿都变得缓慢了，如图1－2 波形所示，从v i 开始跃升到i C 上升到0.1I CS ，所需时间定义为延迟时间t d ，而i C 从0.1I CS 增长到0.9I CS 的时间为上升时间t r ，从v i 开始跃降到i C 下降到0.9I CS 的时间为存贮时间 t S ,而i C 从0.9I CS 下降到0.1I CS 的时间为下降时间t f ，通常称t on ＝t d ＋t r 为三极管开关的“接通时间”，t off ＝t S ＋t f 称为“断开时间”，形成上述开关特性的主要原因乃是晶体管结电容之故。
详解二极管限幅电路和钳位电路
二极管最重要的特性是单向导电性，利用这一特性可以设计很多好玩实用的电路，本文主要讲述限幅电路和钳位电路。
▉ 正限幅电路正半周时且Vin的电压大于等于0.7V时，二极管导通，Vout会被钳位在0.7V；在负半周和Vin电压小于0.7V时，二极管是截止状态，所以Vout=Vin，即Vout波形跟随Vin波形。
▉ 负限幅电路在正半周时，二极管截止，Vout=Vin，即波形跟随；在负半周Vin电压小于等于-0.7V时，二极管会导通，Vout电压会被钳位在-0.7V。
▉ 双向限幅电路双向限幅是结合了上面两个电路，用了两个二极管。
正半周，通过D1将超出的部分钳位在0.7V，负半周通过D2将超出的部分钳位在-0.7V。
▉ 正偏压限幅为了产生不同的限幅电压，有时候会在电路中加入偏置电压Vbias，当Vin 的电压大于等于Vbias+0.7V时，二极管导通，Vout被钳位。
▉ 负偏压限幅负偏压是一样的道理，Vin电压小于等于-0.7-Vbias时，二极管导通，Vout被钳位。
▉双向偏压限幅双向偏压限幅是两个二极管加两个偏置电压，正半周大于等于4.7V时，D1导通，超出部分被钳位在4.7V；负半周小于等于-6.7V时，D2导通，超出部分被钳位在-6.7V。
上面几种都是不含有电容的电路，主要是用来限幅。
下面几种是含有电容的二极管钳位电路，以下分析不考虑二极管的导通压降（即二极管正向导通相当于一根导线，反向截止断路），RC时间常数足够大，保证输出波形不失真。
▉ 简单型正钳位电路电路原理：输入Vin在负半周时（Vin上负下正），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容充电至+V（左负右正），Vout=0V；输入Vin在正半周时（Vin 上正下负），二极管截止，电流如蓝色箭头所示，Vout电压等于电容电压加上正半周电压，所以Vout=2V；▉偏压型正钳位电路偏压型钳位电路和限幅电路很类似，在电路中加入偏置电压来提高或者降低钳位值。
二极管的钳位原理
二极管的钳位原理二极管是一种常见的电子元件，广泛应用于各种电子电路中。
在实际电路中，我们经常会遇到二极管的钳位现象，即在正向工作时，二极管的电压不会超过某个特定的值，而在反向工作时，二极管的电压也不会低于某个特定的值。
这种现象被称为二极管的钳位特性，是由二极管的物理特性决定的。
二极管的钳位原理可以通过简单的电路实验来加深理解。
我们可以通过一个电源、一个二极管和一个电阻组成一个简单的电路。
当电源的电压超过二极管的导通电压时，二极管将处于正向工作状态，此时电压在二极管上的变化将受到电阻的限制，不会超过二极管的导通电压。
这就是正向钳位。
而当电源的电压小于二极管的截止电压时，二极管将处于反向工作状态，此时电压在二极管上的变化将受到二极管的截止电压的限制，不会低于截止电压。
这就是反向钳位。
二极管的钳位原理是由二极管的PN结特性决定的。
在正向工作时，PN结处于导通状态，此时二极管的电压不会超过导通电压；而在反向工作时，PN结处于截止状态，此时二极管的电压不会低于截止电压。
这种特性使得二极管在电路中起到了稳压的作用，能够保护其他元件不受过高或过低的电压影响。
二极管的钳位原理在实际电路设计中有着重要的应用。
例如，在直流稳压电源中，通过合理选择二极管的类型和参数，可以实现对电压的稳定输出。
此外，在信号处理电路中，二极管的钳位特性也可以用来限制信号的幅值，保护后级电路不受过大的信号幅值影响。
总之，二极管的钳位原理是由其PN结的特性决定的，通过合理利用这一特性，可以在电路设计中起到稳压和限幅的作用。
了解二极管的钳位原理对于电子工程师来说是非常重要的，可以帮助他们更好地设计和调试电子电路。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读。
二极管的箝位作用
二极管的箝位作用在电子学领域中，二极管是一种常用的元件，其具有箝位（clipping）的作用。
箝位是指当输入信号超过一定阈值时，二极管会将信号限制在这个阈值范围内，不再随输入信号的增大而继续增大，从而保护电路不受过大的输入信号影响。
二极管的箝位作用在各种电子电路中都有广泛的应用，下面将详细介绍二极管箝位的原理和应用。
二极管的箝位现象是由于二极管的正向导通特性和反向截止特性共同作用的结果。
当二极管处于正向导通状态时，其正向电压会引起电流快速增大，形成箝位现象；而当二极管处于反向截止状态时，其反向电压不会引起电流变化，也就是说二极管会将电压限制在一个较小的范围内。
这种箝位现象可以用来限制输入信号的幅度，保护后面的电路不受过大的输入信号干扰。
二极管的箝位作用在信号处理中有着重要的应用。
比如在放大器中，当输入信号过大时，会引起放大器失真甚至损坏，这时可以通过二极管的箝位作用来限制输入信号的幅度，保护放大器不受损坏。
另外，在通信系统中，二极管的箝位作用也可以用来限制信号幅度，防止信号过大导致系统性能下降。
除了在信号处理中的应用，二极管的箝位作用还可以用来设计各种电子电路。
比如在波形整形电路中，可以利用二极管的箝位作用来对输入信号进行整形，输出一个符合要求的波形。
在稳压电路中，二极管的箝位作用也可以用来稳定输出电压，保持电路的稳定工作。
总的来说，二极管的箝位作用在电子电路设计中起着至关重要的作用。
通过合理利用二极管的箝位特性，可以实现对信号的限制和整形，保护电路不受过大的输入信号干扰，提高电路的稳定性和可靠性。
因此，在电子学领域中，我们需要深入理解二极管的箝位原理，灵活运用二极管的箝位作用，设计出更加稳定可靠的电子电路。
全桥电路的工作原理
全桥电路的工作原理
一个全桥电路是由四个二极管和四个开关元件（通常是晶体管或功率开关）组成的电路，用于将直流电能转换为交流电能，或者将交流电能转换为直流电能。
它的工作原理如下：
1. 开关元件的工作：在全桥电路中，四个开关元件由控制信号控制其导通或截断。
当开关元件导通时，电流可以通过它们流动，而当开关元件截断时，电流无法通过它们。
这种开关元件的控制通过适当的脉冲调制技术实现。
2. 二极管的作用：四个二极管在全桥电路中起到整流作用，即使电流流向正确的方向。
它们也用于产生开关元件之间的交流电压。
3. 工作原理：当开关元件按照适当的时序被导通和截断时，全桥电路可以将直流电压转换为交流电压，或者将交流电压转换为直流电压。
- 步骤1：当开关元件1和2导通，开关元件3和4截断时，
直流电源的正极连接到负载，负载的负极连接到直流电源的负极。
这导致负载上有一个正向电压。
- 步骤2：然后，开关元件1和2截断，开关元件3和4导通。
这将导致负载上有一个反向电压。
通过这种方式，全桥电路交替地使负载上有正向电压和反向电压。
这样就实现了从直流到交流或从交流到直流的电能转换。
需要注意的是，全桥电路中的开关元件的导通顺序非常重要，以确保在负载上产生正确的交流信号。
此外，控制开关元件导通和截断的脉冲调制技术也至关重要，以确保全桥电路的稳定和高效工作。
二极管的箝位作用
二极管的箝位作用
在电子学领域中，二极管是一种常见的元件，它具有电流只能单向通过的特性。
二极管的箝位作用是指二极管在电路中起到限制电压的作用，防止电压超过一定范围造成元件损坏的现象。
二极管的箝位作用在电子设备中起着至关重要的作用，下面将详细介绍二极管箝位的作用及其在电路中的应用。
二极管的箝位作用是利用其正向导通和反向截止的特性来实现对电压的限制。
当二极管处于正向导通状态时，它的电压降非常小，可以将电路中的电压限制在一个安全范围内。
而当二极管处于反向截止状态时，它可以阻止电压超过一定数值，起到保护其他元件的作用。
在电子设备中，通常会使用二极管作为保护元件，通过其箝位作用来防止电压超过设定的范围。
例如，在直流电源输入端加装二极管，可以避免反向电压对电路产生不良影响。
此外，在信号处理电路中也常常使用二极管的箝位作用来限制信号幅度，保护后级元件不受损坏。
除了作为保护元件外，二极管的箝位作用还可以用于信号处理和电路设计中。
在某些特定的电路中，利用二极管的箝位特性可以实现信号幅度的调节和限制。
通过合理设计电路结构，可以利用二极管的箝位作用来实现对信号的处理和调节，提高电路的性能和稳定性。
总的来说，二极管的箝位作用在电子学领域中具有重要意义，它不仅可以用于电路保护，还可以用于信号处理和电路设计。
合理利用二极管的箝位特性，可以有效提高电子设备的性能和稳定性，保护电路不受损坏。
因此，在电子设计和应用中，对二极管的箝位作用有着深入的理解和应用是非常重要的。
通过充分利用二极管的箝位特性，可以设计出更加稳定和可靠的电子设备，满足不同应用领域的需求。
二极管钳位电路的应用
二极管钳位电路的应用一、引言二极管钳位电路是一种常见的电路配置，它通过在电路中引入二极管，以控制电压的上限和下限，从而保护其他电子元件免受过高或过低的电压损害。
本文将介绍二极管钳位电路的工作原理以及其在各个领域中的应用。
二、二极管钳位电路的工作原理二极管钳位电路一般由一个正向偏置二极管和一个反向偏置二极管组成。
正向偏置二极管的作用是将电路的电压上限限制在二极管的正向压降之下，而反向偏置二极管则将电路的电压下限限制在二极管的反向压降之上。
具体地说，当电路的输入电压超过正向偏置二极管的正向压降时，正向偏置二极管开始导通，将多余的电压分流到地，从而保护其他元件免受过高电压的损害。
当电路的输入电压低于反向偏置二极管的反向压降时，反向偏置二极管开始导通，将多余的电压分流到地，以防止电路受到过低电压的影响。
三、二极管钳位电路的应用1. 信号处理领域二极管钳位电路常被用于信号处理领域，如音频放大器和通信设备中。
在音频放大器中，二极管钳位电路可以限制音频信号的幅度，从而避免过大的幅度损坏扬声器。
在通信设备中，二极管钳位电路可以保护接收器免受过高或过低的输入信号的干扰。
2. 电源管理二极管钳位电路在电源管理中也有广泛的应用。
例如，它可以用于直流稳压电源中，通过限制输出电压的上下限，确保电源输出的稳定性。
此外，二极管钳位电路还可以用于电池充电保护电路，防止电池过充或过放导致的损坏。
3. 电子测量仪器在电子测量仪器中，二极管钳位电路可以保护仪器免受过高或过低的输入信号的影响。
例如，在示波器中，二极管钳位电路可以限制输入信号的幅度，以避免损坏示波器的输入端。
在多用途测试仪器中，二极管钳位电路可以确保输入信号的稳定性，从而提高测量的准确性。
4. 光电子器件二极管钳位电路在光电子器件中也有重要的应用。
例如，在光电检测中，二极管钳位电路可以限制光电探测器的输出电压，以防止过高的电压损坏其他电子元件。
在激光器驱动电路中，二极管钳位电路可以保护激光二极管免受过高或过低的输入电压的影响。
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（2-3） （2-4） （2-5）
vC 3 (t ) =
' CDR 1 2 I1 sin ω1 (t − t0 ) + I1 (t − t0 ) − Vin ' ' 2Clead (2Clead + CDR 2 )ω1 2Clead + CDR 2
vC ' (t ) = Vin +
D
(2Clead
1 1 I1 sin ω1 (t − t0 ) − I1 (t − t0 ) ' ' + CDR 2 )ω1 2Clead + CDR 2
Lf
* DR1 * D R2
+
+ v Cf _ rect
* DR1 * DR2
+ v Cf _ rect
CDR2
（2）开关模态 1（超前管开通阶段） 超前管开通阶段）
（g） （h） （i） 图（3）加箝位二极管的全桥变换器 CCM 工作模式下的主要波形
+
CDR2
， ，对应于图 2（b） 。在 t 时刻关断 Q ，原边电流从 Q 中转移到 C 和 C 支路中，给 C 充电，C 放电。由于 C 和 C ，Q 是零电压关断。在此阶段中，C ， C ，L 和 C’ 进行谐振，称该工作状态为全桥变换器的超前管开通阶段。该阶段 的等效电路如图 2（b） ，进一步的等效电路如图 3（b） 。C’ 为 D 的结电容折算 至原边的等效电容： 2 C = ⋅C （2-1） N 2C C i (t ) = i (t ) = I cos ω ( t − t ) + I （2-2） 2C + C 2C + C
M 模式的 模式的工作原理分析
加箝位二极管的全桥变换器的主电路如图（1）所示。其中 Q - Q 为四只主功 率 MOSFET，D - D 为它们的体二极管，C - C 为寄生电容。Q 、Q 为超前管，Q 、 Q 为滞后管。D 、D 为箝位二极管，L 是谐振电感，T 是主变压器。D 、D 为 整流二极管，C 、C 为 D 、D 的寄生电容。L 、C 分别是滤波电感和滤波电 容，R 是负载。变压器匝比为 N。本节将详细分析加箝位二极管的全桥变换器 CCM
0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t17 t18
t t
t
全桥变换器一个周期有 8 个工作模态，其等效电路如图（3）所示。 （1）开关模态 0（功率传递阶段） 功率传递阶段） 在 t 时刻，Q ，Q ，D 导通，D ，D ，D 截止。变压器原边斜对角的两只 开关管导通，副边一只整流二极管导通，此时能量可以通过变压器从原边传到副边，
ω1 =
' 2Clead + CDR 2 ' 2Clead ⋅ CDR ⋅ 2 Lr
1
0
1
1
3
3
1
2
3
3
Lr
p
Lr
DR2
2
DR2
R2
P
1
2
Lf
0
Lf
1
' CDR 2
1
p
Lr
2
1
2
1
2
1
1
r
2
' CDR 2
' DR 2
2
1
2
1
2
' CDR 2
1
2
1
2
r
' DR 2
2
3
R1
R2
3
4
3
4
2
4
4
R1
R2
r
2
f r 2
D1 Q1
+
D2 C1 i Lr D5 ip * Lr
+
Q2
+
C2
A Vin Q3 D3 Tr
C C3 D6
B Tr Q4 D4 RLd + V o _
+
C4
+ CDR1
Lf
* DR1 * D R2
+ v Cf _ rect
（a）
（b）
（c）
+
CDR2
（d）
D1 Q1
+
（e）
D2 D1
+
（f）
（a）
（b）
（c）
Lr Vin C’DR1 + ILf / N Vin
（d）
Llk C’DR1 + ILf / N
（e） （f） 图（4）加箝位二极管的全桥变换器 CCM 工作模式下的主要波形
其中: （2-6） I 为 t 时刻折算至原边的滤波电感电流,由于此阶段时间较短,可近似认为 I 为恒值。 t 时刻，C 的电压下降到零，D 导通，开关模态 1 结束。 （3）开关模态 2（整流管结电容 整流管结电容放电阶段 结电容放电阶段） 放电阶段） [t ，t ]，对应于图 2（c） 。D 导通后，可以零电压开通 Q 。此时 A 点电位已经 降为零，迫使 i 继续下降，在 C 点电压下降到零之前，谐振电感和变压器串联，i 和 i 一起下降，使得变压器原边提供给副边的能量不足以提供负载电流，迫使 C 继续放电提供一部分能量，直到 t 时刻，C 放电结束，D 导通，称该工作状态 为全桥变换器的整流管放电阶段。该模态的进一步等效电路如图 3（c）所示。有 i (t ) = I （2-7） 并假设： i (t ) = i (t ) （2-8） 得到 v (t ) i (t ) = i (t ) = ( I − I ) cos ω (t − t ) − sin ω (t − t ) + I （2-9） Lω 1 v (t ) = ( I − I )sin ω (t − t ) + v (t ) cos ω (t − t ) （2-10） C ⋅ω 其中: 1 ω = （2-11） LC （4）开关模态 3（续流阶段 续流阶段） 阶段） [t ，t ]，对应于图 2（d） 。D 和 D 同时导通，将变压器原副边电压箝在零位， 此时谐振电感和变压器两端的电压都是零，处于自然续流状态。副边两个整流二极 管的电流相等，均分滤波电感电流。称该工作状态为全桥变换器的续流阶段。 （5）开关模态 4（滞后管开通阶段 滞后管开通阶段） 开通阶段） [t ，t ] ，对应于图 2（e） 。t 时刻关断 Q ，由于 C 和 C 的存在，Q 是零电压 关断。此时 D 和 D 仍然导通，变压器原边电压被箝为零， L 、C 和 C 进行谐
D2 Q2 ip
+
C1 i Lr
D5 ip * C
Q2
C2
Q1
+
C1 i Lr
D5
C2
A Vin Q3 D3 Tr
Lr
+
B Tr Q4
+
A Vin C4 Q3 D3 TrBiblioteka * Lr+
C C3 D6
B Tr Q4 D4 RLd + V o _
+
C3 D6
C4
D4 RLd + V o _
+ CDR1
Lf
+ CDR1
DCM 全桥移相 全桥移相 DC/DC 变换器中箝位二极管 工作情况的详细分析
殷兰兰 陈乾宏 (南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 210016) 关键词： 关键词：电力电子与电力传动，全桥，DCM，箝位二极管
1.引言： 引言：
随着世界经济不断发展，能源和环境问题日益突出。可再生能源资源丰富、清 洁并可永续利用，对促进可持续发展具有重要意义。太阳能、风能、水能、氢能等 都是非常好的可再生能源。但是它们都有一个共同的缺点，输出电压的范围很宽， 这就使得后级 DC/DC 变换器的输入电压范围很宽，对于变换器的选取提出了新的 要求。 移相全桥 DC/DC 变换器很适合宽输入电压的应用场合。考虑到高输入电压时 谐振电感较大，本文将充分考虑到谐振电感的影响，分析全桥移相 DC/DC 变换器 在电流连续模式（CCM）的工作原理，发现变压器的绕组电压将出现明显振荡；此 外，对于广泛应用于各种电源产品中的全桥移相 DC/DC 变换器，仅仅了解电流连 续模式的工作原理还不够全面，为此，本文还讨论了电路工作在电流断续模式 （DCM）的工作原理，文中给出了详细的模态分析结果。发现高压输入时，由于谐 振电感的影响，对比连续模式和断续模式，发现箝位二极管在断续模式的电流应力 大于连续模式，因此应按照断续模式的电流应力来选取箝位二极管。在原理分析的 基础上，完成了 430V~645V 输入、36V/30A 输出的变换器的样机制作及实验。实验 结果与原理分析吻合较好，充分证明了原理分析的正确性。
1 4 1 4 1 4 1 3 2 4 5 6 r r R1 R2 DR1 DR2 R1 R2 f f Ld
的工作原理。图（2）给出了主要波形。
Q1 Q4 iLr ip vAB
Vin I1 I2 I3
图（1）加箝位二极管的全桥变换器主电路
Q3 Q2 Q1 Q4 t t
Vin
t
-I4
iD5 iD6 vrect
CCM
0 1 4 R1 R2 5 6
图（2）加箝位二极管的全桥变换器 CCM 工作模式下的主要波形
称该工作状态为全桥变换器的功率传递阶段。该阶段的等效电路如图 3（a） ，进一 步的等效电路如图 4（a） 。当 L ＞＞L /K 时，可以认为输入电压直接加在变压器两 端。但是由于本文针对应用于高输入电压场合的全桥变换器，为了能够实现开关管 的软开关，谐振电感的感值要求很大，所以谐振电感的影响无法忽略。
4 2 3
C4
r1 3
3
3
C2