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。

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。