钳位二极管电路：原理与应用

钳位二极管电路：原理与应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_51272949/article/details/140675940

钳位二极管电路是一种常见的电子保护电路，主要用于限制信号电压在特定范围内，防止电路受到过电压的损害。本文将详细介绍钳位二极管的工作原理、应用场景及其在电子工程中的重要作用。

一、什么是钳位二极管电路？

钳位二极管（Clamping Diode）是一种用于将信号电压限制在一个特定范围内的电子组件。它通常用于保护电路免受过高的电压影响，或者用于将信号电压保持在一个预定的最大值或最小值上。钳位二极管的工作原理基于二极管的正向导通和反向截止特性。

"钳位二极管"并不是指一种特定类型的二极管，而是一种使用二极管来实现特定功能的应用方式。

二、工作原理

钳位二极管的工作原理基于二极管的两个基本特性：

1. 正向导通：当二极管两端的电压达到其正向导通电压时，二极管开始导通，允许电流通过。
2. 反向截止：当二极管两端的电压为反向时，二极管处于截止状态，阻止电流通过。

图2.1 典型钳位电路

如上图2.1所示：

1. 当Pin脚的电压稍大于或等于 VDD+Vf（二极管正向导通压降）时，此时满足二极管正向导通条件，二极管导通，Pin位置被钳位，最大电压不会超过：Pin(Vmax) = VDD+Vf。
2. 当Pin位置的电压等于-Vf值时，也就是说 GND电位 > Vf 满足二极管导通条件，二极管导通，此时Pin脚电压被钳位为-Vf电压。

举例：

如下图所示，VDD电压为5V，二极管正向导通电压为0.7V：

Pin脚最大电压：当Pin的电压 ≥ 5.7V时，此时 D1二极管正极大于负极0.7V，刚好满足二极管的正向导通条件，二极管会导通将其电位拉下来，避免了Pin脚的电压继续升高。

Pin脚最小电压：当Pin的电压 ≤ -0.7V时（GND电位为0），此时 D2二极管正极(GND电位) 大于 负极 0.7V，也刚好满足二极管的正向导通条件，二极管会导通将其电位钳住，避免了Pin脚的电压继续拉低。

总结：

• 正向钳位电路：用于限制信号的峰值不超过某个正向电压。钳位点最大电压 = VDD+Vf。
• 反向钳位电路：用于限制信号的峰值不超过某个反向电压。钳位点最小电压 = -Vf。

三、应用场景

• 电压保护：防止电路受到瞬时过电压的影响。
• 信号处理：在音频或视频信号处理中，用于限制信号的幅度，以避免失真。
• 电源稳压：在简单的电源稳压电路中，可以使用钳位二极管来限制输出电压的波动。
• 浪涌保护：保护电路免受电压尖峰或瞬变的影响。