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技術專題
PCB設計中的鉗位二極管和瞬態電壓保護
PCB設計中的鉗位二極管和瞬態電壓保護，是非常重要的。二極管，是許多電子產品初學者所熟知的，是由PN結制成的半導體。當將正電壓連接到陽極，將陰極連接到陰極時，該二極管被稱為正向偏置。只要施加的電壓大于結電壓（通常為0.7V），電流就會流過二極管。
但是如果以相反的方向施加電壓怎么辦？在負偏壓下，只要端子兩端的電壓不超過擊穿電壓，二極管將處于非導通狀態。在這種狀態下，二極管像開路一樣，因為反向偏置的PN結會阻止電子流過。
鉗位二極管是在PCB設計電路中同時使用這兩個特性來操縱輸入電壓的地方。鉗位二極管可以用作電平轉換器，也可以用于保護組件免受瞬態電壓的影響。
鉗位電路中的二極管
正鉗位電路。
鉗位電路由交流輸入，二極管，電容器和負載電阻組成。鉗位電路分為正配置和負配置。上圖顯示了一個正鉗位電路，它實際上是一個正電平轉換器。
運作方式如下：
在第一個正周期上，二極管處于反向偏置狀態，并且沒有電流流過該二極管。因此，第一個輸出峰值等于輸入。
當輸入進入負周期時，二極管置于正向偏置狀態。它開始傳導電流并將電容器充電至峰值電壓的大小。當輸入電壓接近正周期時，電容器繼續保持電荷。在負周期，輸出電壓為0V，或者精確地為0.7V，這是二極管的結電壓。
在下一個正周期，二極管再次置于反向偏置狀態。二極管開路。但是，電容器在前一個循環中被充電到最大輸入電壓幅度。現在，電荷將通過負載電阻釋放，同時在輸入端施加正電壓峰值。輸入電壓和電容器中存儲的電荷均會導致輸出電壓下測得的幅度翻倍。
但是，負鉗位電路又如何呢？通過僅反轉二極管的方向，您將獲得一個反向工作的交流電平轉換器。
鉗位二極管的瞬態保護
鉗位二極管并不僅僅與基線電壓漂移有關。它們可以緩解瞬態事件，特別是ESD和雷電浪涌。例如，當輸入電壓升至高于Vh時，D1正向偏置。因此，過多的電流而不是負載流經D1。通常在二極管之前放置一個限流電阻，以確保二極管在極限范圍內工作。
當輸入電壓降至VL以下時，這同樣適用，然后將激活D2。通過將過多的電流從負載上帶走并使電壓保持在Vh以下，這些二極管有助于防止瞬態電壓損壞組件。
通常，選擇具有更大電流處理能力，低結電壓和快速導通時間的二極管來進行ESD或電涌保護。限流電阻器還必須能夠在大量電流通過時禁用大量的熱量。