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  • 功率半导体器件的简要概述,你值得了解

    功率半导体器件的简要概述,你值得了解

    说道功率半导体,早期的功率半导体器件:大功率二极管、晶闸管等等,主要用于工业和电力系统(正因如此,早期才被称为电力电子器件)半导体器件,以前也被称为电力电子器件,简单来说,就是进行功率处理的,具有处理高电压,大电流能力的半导体器件。给个数量吧,电压处理范围从几十V~几千V,电流能力最高可达几千A。典型的功率处理,包括变频、变压、变流、功率管理等等。 功率半导体器件,嘿嘿,本人的本行。后来,随着以功率MOSFET器件为代表的新型功率半导体器件的迅速发展,现在功率半导体器件已经非常广泛啦, 在计算机、通行、消费电子、汽车电子 为代表的4C行业(computer、communication、consumer electronics、cartronics),功率半导体器件可以说是越来越火,现在不是要节能环保吗,低碳生活,那就需要对能量的处理进行合理的管理,power是啥?通俗的理解不就是功率P=IV 吗,所以就需要对电压电流的运用进行有效的控制,这就与功率器件密不可分! 功率管理集成电路(Power Management IC,也被称为电源管理IC)已经成为功率半导体器件的热点,发展非常迅速噢! 功率半导体器件,在大多数情况下,是被作为开关使用(switch),开关,简单的说,就是用来控制电流的 通过 和 截断。 那么,一个理想的开关,应该具有两个基本的特性: 1,电流通过的时候,这个理想开关两端的电压降是零 2,电流截断的时候,这个理想开关两端可以承受的电压可以是任意大小,也就是0~无穷大 因此,功率半导体器件的研究和发展,就是围绕着这个目标不断前进的。现在的功率半导体器件,已经具有很好的性能了,在要求的电压电流处理范围内,可以接近一个比较理想的开关。 好了,扯了这么多,举几个功率半导体器件的例子吧,刚才已经说了,功率二极管,晶闸管,还有功率BJT(就是功率双极型晶体管)这些都是第一代产品了,比较老的了,第二代是以功率MOSFET为代表的新型功率半导体器件,如VDMOS、LDMOS,以及IGBT。 VDMOS 即(vertical double-diffusion MOSFET)是纵向器件,多用于分立器件;LDMOS 即(Lateral double-diffusion MOSFET),是横向器件,其三个电极均在硅片表面,易于集成,多用于功率集成电路领域。 IGBT 即 (Insulated Gate Bipolar Transistor 绝缘栅双极型晶体管),可以看作是功率MOS和功率BJT的混合型新器件。 IGBT目前非常火啊,国内才刚刚起步,大量需要IGBT的高技术人才,这个有钱途的。

    时间:2020-10-21 关键词: 功率半导体器件 二极管 晶闸管

  • 功率器件应该如何选择和标定?

    功率器件应该如何选择和标定?

    作为电源行业值得信赖的测试专家,泰克为工程师在电源设计各个阶段提供可靠的解决方案,使工程师坚定每一步设计,优化每个阶段设计,从而加速新产品的上市周期。 对市场新推出的低功耗 IC 及功率器件特性无法准确把握?是否真正在自己的电源设计中发挥最大的作用,缺少一种简单经济的评价方法。对于电源产品设计,大功率开关管的选择是非常关键也是非常困难的。 如何在系统调试之前对 IGBT 模块特性进行测试,尤其基于桥式拓扑结构,在不同的负载条件测试 IGBT 及相应的二极管的特性?这些成为工程师非常头疼的问题。 功率器件动态参数 / 双脉冲测试 功率器件如 MOSFET 和 IGBT 提供了快速开关速度,能够耐受没有规律的电压峰值,被广泛应用于电源转换产品的设计。尤其最新第三代半导体 SiC 和 GaN 快速发展和应用可以毫不夸张的说给电源行业带来颠覆性的变化。对于设计工程师来说却带来了非常大的测试挑战,如何保证选用的高速功率器件能稳定可靠的运行在自己的电源产品中,我们需要了解功率器件的动态特性: 器件在不同温度的特性 短路特性和短路关断 栅极驱动特性 关断时过电压特性 二极管回复特性 开关损耗测试等 泰克推出了 IGBT Town 功率器件支持单脉冲,双脉冲及多脉冲测试方案,集成强大的发生装置,数据测试装置及软件。用户可以自定义测试条件,测试项目包含:Toff, td(off), tf(Ic),Eoff, Ton, td(on),tr(Ic), Eon, di/dt, dv/dt, Err, qrr, Irr based on IEC60747。推荐解决方案:MSO54 + 5-wins + 5-PWR + TIVM02 + TIVH08 + TCP0030A + IGBT town 软件。 采用双脉冲法,用信号发生器设置脉宽为 1uS,周期为 2.5uS,脉冲次数为 2 次,示波器采用单次触发。 采用 MSO58 功率器件分析功能可以直接得出 CoolGaN™的动态参数。左下的测试提示 Ic off 是因为英飞凌的 CoolGaN™完全没有反向恢复电流,从测试数据中可以看到基于英飞凌的 CoolGaN™专用驱动 1EDF5673K 下的 CoolGaN™ IGO60R070D1 速度还是非常快的,而且完全没有反向恢复损耗。 从测试结果可以看出该方案特点: 可靠、可重复地测试 IGBT 及 MOSFET(包括第三代半导体器件 SiC、GaN)功率半导体动态特征; 测量的特征包括开启、关闭、开关切换、反向恢复、栅极驱动,开关损耗等参数; 适用于用户对测试环境的自定义; 全部使用泰克示波器及原厂电源探头,可准确补偿探头延迟,专用的开关损耗算法,提供可靠的测试结果; 独特的 IsoVu 探头,最高 800MHz 带宽高达 120dB 共模抑制比,准确测试驱动信号的真实情况。 高功率半导体器件检定测试 开发和使用 MOSFET、IGBT、二极管及其他大功率器件,需要全面的器件级检定,如击穿电压、通态电流和电容测量。Keithley 高功率参数化曲线跟踪仪支持所有的器件类型和测试参数。Keithley 高功率参数化曲线跟踪仪包括检定工程师快速开发全面测试系统所需的一切。ACS-Basic 基本版软件提供了完整的器件特性分析,包括实时跟踪模式及全部参数模式,实时跟踪模式用来迅速检查基础器件参数,如击穿电压;全部参数模式用来提取精确的器件参数。 测试平台搭建 Keithley 提供完整解决方案 从实验室到工厂,从晶圆级到独立封装器件,从测试设置到分析结果,为最优性价比设计的一体化完整解决方案。从实验室科研级别的单台 SMU 源表到适用于高功率半导体器件检定的完整测试方案,再到适用于自动晶片级测试系统,Keithley 均能为您提供最优性价比的完整解决方案。其方案配置如下: 硬件:上至 3kV/100A 的功率电平,下至 uV/fA 级别小信号的宽动态范围;(SMU, 4200,PCT,S500 多硬件平台覆盖) ; 软件:ACS-Basic 支持各种 Keithley 仪器,用于半导体器件检定、可靠性测试、参数化测试以及元器件功能测试; 夹具:传统连线测试夹具、8010 高功率器件测试夹具、手动 / 自动探针测试台 。 你的难点痛点,是我们的着力点。作为电源行业值得信赖的测试专家,泰克为工程师在电源设计各个阶段提供可靠的解决方案,使工程师坚定每一步设计,优化每个阶段设计,从而加速新产品的上市周期。

    时间:2020-10-20 关键词: 功率器件 低功耗ic 二极管

  • 关于小小的二极管给检波器产生的作用,你知道吗?

    关于小小的二极管给检波器产生的作用,你知道吗?

    你知道小小的二极管给检波器的作用吗?二极管因为具有整流特性而用来产生直流电压,并且只要存在二极管,其所产生的直流电压便与交流和 RF 信号电平成比例。 今天为大家分享的内容把基于二极管的 RF 和微波产品与集成电路替代产品相对比。 基于二极管的分立式 RF 检波器 图 1 显示的是一个广泛使用的、基于二极管的 RF 检波电路原理图。可以把它看成一个带有输出滤波的简易半波整流器。输入信号的正半周期正向偏置肖特基二极管,进而对电容充电。在负半周期时,二极管反向偏置,导致电容上的电压处于保持状态,产生与输入信号成比例的直流输出。为了在输入信号下降或关断时让此电压下降,采用电阻与电容的并联组合来提供放电路径。 图 1. 基于二极管的肖特基 RF 检波器 图 2 显示了此电路的传递函数。输入功率以 dB 为单位调整,输出电压以对数垂直刻度表示。观察 25°C 传递函数,发现曲线上有两个不同的工作区间。称为线性区间的区域为输入范围的顶端 (约 15 dBm) 到大约 0 dBm。术语“线性区间”是由于该区域内的输出电压与输入电压大致成比例而得名。 图 2. 基于二极管的肖特基 RF 检波器传递函数 0 dBm 以下是所谓的平方律区域。在此区域内,输出电压大致与输入电压的平方成比例。这导致曲线的斜率较高。 图 2 还显示了–40°C 和+85°C 温度下的电路输出电压与输入功率传递函数的关系。它表明 0 dBm 以下的功率电平偏差较大。这使得器件在温度变化稍大的应用中变得不稳定。 有一些技术可在某种程度上缓解温度漂移。这些技术包括引入第二个参考二极管作为电路的一部分,或者作为独立电路,具有独立的输出。参考二极管的温度漂移与主二极管匹配。通过减法处理(模拟域或数字域,具体根据电路结构决定),可在一定程度上消除漂移。 图 3 显示了 ADL6010——一款基于二极管的集成式肖特基检波器,具有大量的创新特性——在 25 GHz 时的传递函数。作为信号处理的一部分,输入信号通过一个仅在信号低于特定功率电平时才执行平方根操作的电路。跃迁点故意设置为等于二极管从平方律区间跃迁至线性区间的功率电平。因此,二极管的平方律效应得以消除,而两个区间的传递函数也不如图 1 那么明显了。 图 3. 25 GHz 时集成式肖特基二极管检波器的输出电压与输入功率和线性度误差的关系 图 3 还显示了从–55°C 到+125°C 范围内各种温度的传递函数曲线。另外,还标出了传递函数随温度发生的变化。将 25°C 传递函数的线性回归作为基准,以 dB 为单位标出每一温度下的误差。由于集成式温度补偿电路和平方律消除电路的作用,可以看到在输入的绝大部分范围内,线性度和温度漂移产生的误差大约为±0.5 dB。 ADC 接口 虽然有时候会在模拟电源控制环路中使用 RF 和微波检波器,但更普遍的是构建一个数字电源控制环路,如图 4 所示。在这些应用中,功率检波器的输出采用模数转换器进行数字化处理。在数字域中,使用来自 ADC 的码来计算功率电平。一旦获得了功率电平,系统就会作出响应,按需调节传输功率。 图 4. 典型的数控 RF 功率控制环路 虽然此环路的响应时间只在较少程度上依赖于检波器响应时间,但 ADC 采样速率和功率控制算法速度的影响会大得多。 环路测量以及精确设置 RF 功率电平的能力受一系列因素影响,包括 RF 检波器的传递函数和 ADC 分辨率。为了更好地理解这一点,让我们进一步看看检波器的响应。图 5 将基于二极管的检波器 ADL6010 在 20 GHz 时的响应与微波对数放大器 HMC1094 进行对比。对数放大器具有线性 dB 的传递函数,其输入功率的 1 dB 变化始终导致输出端具有相同的电压变化(大约–50 dBm 至 0 dBm 的线性输入范围)。相比之下,在横轴采用 dB 刻度以及线性纵轴用于输出电压的情况下,诸如 ADL6010 等基于二极管的检波器具有指数形式的传递函数。 图 5. 线性 dB 对比 由于模数转换器的传递函数单位为位 / 电压,这意味着以 dB/ 位表示的系统分辨率会随着输入功率的下降而不断下降。图 5 中的曲线还显示了位 /dB 分辨率,可由 ADL6010 以 5 V 满量程电压驱动一个 12 位 ADC 实现(为了方便查看,该曲线以对数副轴标记刻度)。在器件功率范围的低端约–25 dBm 处,递增斜率约为每 dB2 位,从而使分辨率约为 0.5 dB/ 位。这表示一个 12 位 ADC 足以在满量程范围内精确解析 ADL6010 输出。 随着 RF 输入功率的增加,以位 /dB 为单位的递增斜率将在 15 dBm 的最大输入功率下稳步上升至大约 300 位 /dB 的最大值。这对于 RF 功率控制应用而言是有价值的;当系统达到最大功率时,这类应用的精度性能至关重要。RF 检波器用来测量和控制高功率放大器(HPA)是一个非常典型的应用场景。在那些经常需要控制功率以防 HPA 过热的应用中,以最大功率进行高分辨率功率测量具有极大的价值。 相比之下,图 5 中的 HMC1094 对数放大器传递函数还显示出它在线性工作范围内的斜率不变。这意味着若要实现远低于 1 dB 的分辨率,则使用较低分辨率的 ADC (10 位甚至 8 位)就足够了。 在图 6 显示的应用电路中,ADL6010 与 AD7091 对接,后者是一个 12 位精密 ADC,采样速率最高为 1 MSPS。该 ADC 内置 2.5 V 基准电压源,可设置满量程输入电压。由于 ADL6010 检波器可达到的最大电压约为 4.25 V,使用一个简单的电阻分压器便可将该电压向下调节,从而使其永不超过 2.5 V。这种调节可以在没有运算放大器缓冲器的情况下完成部署。输入功率范围下限处可以实现的 dB/ 位分辨率与上文示例类似(即大约 0.5 dB/ 位)。 图 6. 集成式微波功率检波器与精密 ADC 接口 结论 与分立式部署相比,集成式 RF 和微波检波器具有众多优势—— 集成式温度补偿电路提供即用型输出电压,其在宽温度范围内可以稳定在±0.5 dB 左右; 使用内部平方根函数可以有效消除低输入功率电平时的平方律特性,这样便可具有单个线性传递函数,使器件校准更为方便; 集成式检波器的缓冲输出可以直接驱动 ADC,不必担心负载会影响计算精度。(选择和设计 ADC 时必须仔细,以便在低输入功率下具有足够的位 /dB)以上就是小小的二极管给检波器的影响,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-19 关键词: rf 放大器 二极管

  • 二极管和稳压二极管的使用区别

    电子系统的应用当中,电压及电流的瞬态干扰会经常造成电子设备的损坏,瞬态干扰的显著特点是作用时间极短,但电压幅度高、瞬态能量大,所以破坏性很大。 为了防止这种破坏,TVS管得到了广泛的应用,TVS(Transient Voltage Supprseeor)是一种在稳压管工艺基础上发展起来的一高效能的电路保护器件,其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异。 当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最高达1*10-12秒)使其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。 我们在一些精密电子设备中经常可以看到TVS二极管作为ESD防护的主要手段之一。作为二者的共同点,它们都可以用来稳压,并且都工作在反向截止状态下,TVS管的电压-电流特性曲线如下图所示: 从上面的图可以看到,其正向特性与普通二极管相同,反向特性为典型的PN结雪崩器件。但是TVS管齐纳击穿电流更小,大于10V的稳压只有1mA,相对来说齐纳二极管击穿电流要大不少,但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高。 而且TVS管强调的是瞬态响应,所以其时间参数就很重要了,也就是说稳压二极管的响应时间通常要比TVS管的慢。同时TVS管的功率较大,而稳压管的功率较小。其次,从概念上理解,TVS管主要是防止瞬间大电压的影响,最终可以达到稳压的目的,这与稳压管的作用是有区别的。 以上只是一个简单的介绍和比较,实际使用中可以查阅相关的资料做出正确的选择。 -END- 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-19 关键词: tvs 二极管

  • 你知道元器件损坏后的那些异常现象有哪些吗?

    你知道元器件损坏后的那些异常现象有哪些吗?

    关于元器件损坏后的那些异常现象,你知道那些?万物皆有生命,元器件也同样。由于不断的测试和设计中的操作等因素会使他们的寿命有所变化,当元器件损坏后其实是有异常表现的,不知工程师是否有这方面的经验吗?今天我们就给大家分享一下关于元器件损坏后的那些异常现象! 在电路中也有身体强弱之分,电子元器件抵抗能力排行榜如下: 电阻、电感,电容、半导体器件(包括二极管、三极管、场管、集成电路),也就是说,在同样的工作条件下,半导体器件损坏机率最大。 所以我们查找故障元件时要优先检查二极管、三极管、场管、集成电路等,一般半导体器件损坏时以击穿为多见,万用表二极管蜂鸣档测这些器件的任意两脚最低也应有一个PN结的阻值500左右,若是蜂鸣八成是坏了,可拆下再测以确认。 我们都知道,出头的椽子先烂,首长的警卫员要做好随时牺牲的准备,这说明工作岗位决定了危险程度。 在电路中,工作在高电压、大电流、大功率状态下的元件无疑承受的压力也大,损坏的可能性大,同时也是电路的关键元件、功能性元件。 凡在大电流的地方发热就大(焦耳楞次定律——热量与电流的平方成正比),所以凡是加有散热片的元件都是易损件。大功率的电阻也是易损件。大功率的电阻怎么能看出来?和它的阻值无关,只和它的体积有关,体积越大,功率越大。在电路中,保险丝、保险电阻是最不保险的元件,首先因为它的熔点低,容易断,又因为它是保别人的险,冲到第一线,当警卫员,所以坏时先坏。 元件损坏的方式,有过压损坏、过流损坏,当然还有机械损坏。过压损坏如雷击,击穿桥式整流管。过流损坏如显示器行管热击穿。 相应于人来说也有各种死法。过压损坏如斩首,人头掉了,人已死了,身体完好无损。过压损坏的元件外观看不出明显的变化,只是参数全变了。过流像毒打致死,一开始还能禁受,越来越不行,等到死了,已是遍体鳞伤、血肉模糊。过流损坏的元件表面温度很高,有裂纹、变色、小坑等明显变化。严重时元件周围的线路板变黄、变黑。 常用电子元器件在外表看上去无异常时可以用数字万用表做一些简单的测试。 电阻 这个很简单,测试阻值对不对。 二极管 用数字万用表测试PN结的压降,可与同型号的完好的二极管做对比。 三极管 不管是N管还是P管可以用数字万用表测量测试两个PN结是否正常。 场效应管 测试场效应管的体内二极管的PN结是否正常,测试GD,GS是否有短路。 电容 无极性电容,击穿短路或脱焊,漏电严重或电阻效应。 电解电容的实效特性是:击穿短路,漏电增大,容量变小或断路。 电感 实效特性为:断线,脱焊 芯片 集成电路内部结构复杂,功能很多,任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种:彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时,可将其拆下,与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻,总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的,可以在设备工作时,用无水酒精冷却被怀疑的集成电路,如果故障发生时间推迟或不再发生故障,即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。 无论是自然损耗所出现的故障,还是人为损坏所出现的故障,一般可归结为电路接点开路,电子元器件损坏和软件故障三种故障。接点开路,如果是导线的折断,拨插件的断开,接触不良等,检修起来一般比较容易。 而电子元器件的损坏,(除明显的烧坏,发热外),一般很难凭观察员发现,在许多情况下,必须借助仪器才能检测判断,因此对于技术人员来说,首先必需了解各种器件实效的特点,这对于检修电路故障,提高检修效率是极为重要的。以上就是元器件损坏后的那些异常现象解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-19 关键词: 电感 三极管 二极管

  • 二极管为什么会发光?半导体材料电子移动是如何导致其发光的?

    二极管为什么会发光?半导体材料电子移动是如何导致其发光的?

    led数码管(LED Segment Displays)由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的,加上小数点就是8个。二极管是半导体设备中的一种最常见的器件,大多数半导体最是由搀杂半导体材料制成(原子和其它物质)发光二极管导体材料通常都是铝砷化稼,在纯铝砷化稼中,所有的原子都完美的与它们的邻居结合,没有留下自由电子连接电流。 在搀杂物质中,额外的原子改变电平衡,不是增加自由电子就是创造电子可以通过的空穴。这两样额外的条件都使得材料更具传导性。带额外电子的半导体叫做 N 型半导体,由于它带有额外负电粒子,所以在 N 型半导体材料中,自由电子是从负电区域向正电区域流动。带额外“电子空穴”的半导体叫做 P 型半导体,由于带有正电粒子。电子可以从另一个电子空穴跳向另一个电子空穴,从从负电区域向正电区域流动。 光二极管,通常称为 LED,是在电子学世界里面的真正无名英雄。它们做了许多不同工作和在各种各样的设备都可以看见它的存在。 基本上,发光二极管只是一个微小的电灯泡。但不像常见的白炽灯泡,发光二极管没有灯丝,而且又不会特别热。它单单是由半导体材料里的电子移动而使它发光。 因此,电子空穴本身就显示出是从正电区域流向负电区域。二极管是由 N 型半导体物质与 P 型半导体物质结合,每端都带电子。这样排列使电流只能从一个方向流动。当没有电压通过二极管时,电子就沿着过渡层之间的汇合处从 N 型半导体流向 P 型半导体,从而形成一个损耗区。在损耗区中,半导体物质会回复到它原来的绝缘状态 -- 所有的这些“电子空穴”都会被填满,所有就没有自由电子或电子真空区和电流不能流动。 为了除掉损耗区就必须使 N 型向 P 型移动和空穴应反向移动。为了达到目的,连接二极管 N 型一方到电流的负极和 P 型就连接到电流的正极。这时在 N 型物质的自由电子会被负极电子排斥和吸引到正极电子。在 P 型物质中的电子空穴就移向另一方向。当电压在电子之间足够高的时候,在损耗区的电子将会在它的电子空穴中和再次开始自由移动。损耗区消失,电流流通过二极管。 如果尝试使电流向其它方向流动,P 型端就边接到电流负极和 N 型连接到正极,这时电流将不会流动。N 型物质的负极电子被吸引到正极电子。P 型物质的正极电子空穴被吸引到负极电子。因为电子空穴和电子都向错误的方向移动所以就没有电流流通过汇合处,损耗区增加。 为什么二极管会发光? 光是能量的一种形式,一种可以被原子释放出来。是由许多有能量和动力但没质量的微小粒子似的小捆组成的。这些粒子被叫做光子,是光的最基本单位。光子是因为电子移动才释放出来。在原子中,电子在原子的四周围以轨道形式移动。电子在不同的轨函数有着不同等的能量。通常来说,有着更大能量的电子以轨道移动远离了核子。当电子从一个更低的轨道跳到一个更高的轨道,能量水平就增高,反过来,当从更高轨函数跌落到更低的轨函数里时电子就会释放能量。能量是以光子形式释放出来的。更高能量下降释放更高能量的光子,它的特点在于它的高频率。 自由电子从 P 型层通过二极管落入空的电子空穴。这包含从传导带跌落到一个更低的轨函数,所以电子就是以光子形式释放能量。这在任何二极管里都会发生的,当二极管是由某种物质组成的时候,你只是可以看见光子。在标准硅二极管的原子,比如说,当电子跌落到相对短距离原子是以这样的方式排列。结果,由于电子频率这么低的情况下人的眼睛是无法看得到的。 可见光发光二极管,比如用在数字显示式时钟的,间隙的大小决定了光子的频率,换句话说就是决定了光的色彩。当所有二极管都发出光时,大多数都不是很有效的。在普通二极管里,半导体材料本身吸引大量的光能而结束。发光二极管是由一个塑性灯泡覆盖集中灯光在一个特定方向。 发光二极管比传统的白炽灯有几个优点。第一个是发光二极管没有灯丝会烧坏,所以寿命就更长。此外,发光二极管的小小塑性灯泡使得发光二极管更持久耐用。还可以更加容易适合现在的电子电路。传统白炽灯的发光过程包含了产生大量热量。这是完全是浪费能源。除非你把灯当做发热器用,因为绝大部分有效电流并不是直接产生可见光的。发光二极管所发出的热非常少,相对来说,越多电能直接发光就是越大程度上减少对电能的需求。

    时间:2020-10-19 关键词: 发光二极管 半导体材料 二极管

  • 电源模块的输出电压为什么会降低?

    电源模块的输出电压为什么会降低?

    我们都知道,电源模块能使工程师规避掉电源设计中的很多问题,选用合适的电源模块不仅能速断产品的开发周期还能提高产品的市场竞争力。以 ZLG 立功科技 - 致远电子 P_FKS-1W 为例,它的效率高达 83%,空载电流低至 7ma,集成输出短路保护。 P 系列全工况定压电源模块集二十年电源设计经验,采用自主研发设计的电源 IC,提供优质的电源解决方案。 为什么输出电压标称为 5V 的电源模块实际输出只有 4.8V 呢,这里将为您介绍电源模块输出电压低的原因及解决方法。 一般来说,模块在上板前都会进行功能测试,验证模块的电压输出是否正常。电源模块输出有电压但电压低于标称输出值是测试过程中经常遇到的问题,出现这种情况的原因无非有两种,一是电源模块为不良品或损坏,二是使用方法问题。下文将重点讨论使用方法导致的电源模块输出电压低的情况。 1. 输入电压低 输入电压偏低是最容易被忽略的情况,当输出有问题时我们应该第一时间检查输入是否正常。对于输入为定压或宽压的电源模块,当输入值偏低时将导致输出值也偏低。当然,这种情况是有限度的,对于一个特定的模块来说,当输入电压过低时将导致其不能工作,无输出电压。 图 1 输入标称电压及工作电压范围 2. 输出过载 输出过载是指负载工作功率大于电源模块的额定输出功率,过载情况下电源模块的输出电压明显被拉低。以 ZY0505FS-1W 为例,当负载电流增大到 300mA 时,输出电压只有 4.5V。持续过载将影响到电源模块的工作效率、稳定性以及散热情况,导致模块使用寿命减少。若是过载导致的输出电压过低,则需要提升电源模块的输出功率,可以选择 2W 或 3W 的模块。 图 2 输出过载 3. 走线阻抗大 电源模块输出与负载连接必然要有一段 PCB 走线,走线越长、走线越窄则它的等效电阻越大。等效电阻可以认为是串联在负载的工作回路中,将起到分压作用,因此导致负载两端的电压小于模块的输出电压。此外,除了走线问题还有很多情况起到类似的作用,比如焊点接触不良导致等效电阻增加,线路氧化或腐蚀导致等效电阻增加。 图 3 等效电阻导致压降 4. 防反接二极管 很多产品的 AC 和 DC 部分是不在一块板上的,在生产或终端客户使用中不可避免涉及到插拔电源连接器的情况。为防止此过程中的反接导致的硬件损坏,常串入一只二极管解决。以压降 0.7V 的二极管为例,b1 b2 间的电压将比 a1 a2 间电压小 0.7V,这也就是上面所讨论的输入电压偏低的情况,可以通过选择压降低的管子或者直接提高 a1 a1 间电压的方法解决。 图 4 防反接二极管

    时间:2020-10-19 关键词: 电压 电源 二极管

  • 反激式电源中漏电感对交叉调节的影响

    反激式电源中漏电感对交叉调节的影响

    反击式电源是指当选择一个可从单电源产生多输出的系统拓扑时,反激式电源是一个明智的选择。由于每个变压器绕组上的电压与该绕组中的匝数成比例,因此可以通过匝数来轻松设置每个输出电压。在理想情况下,如果调节其中一个输出电压,则所有其他输出将按照匝数进行缩放,并保持稳定。 您可以在图1 中看到对交叉调节的影响。1 号输出上的负载在 1A 时保持稳定,而 2 号输出上的负载则在 10 mA 到 1A 之间起伏。在低于 100 mA 的负载下,当使用二极管时,由于基座电压峰值充电的影响,交叉调节严重降低。 请记住,您之所以只看到漏电感的影响,是因为在这些模拟中使用的是理想的二极管和理想的同步整流器。当考虑电阻和整流器的正向压降影响时,使用同步整流器的优势会进一步凸显。 因此,为了在多输出反激式电源中实现卓越的交叉调节效果,请考虑使用同步整流器。此外,您还可能提高电源的效率。 图 1 两个输出之间的交叉调节 其中 1 号输出上的 1-A 负载保持稳定,而 2 号输出上的负载不断变化,从而凸显了同步整流器如何减轻漏电感的影响。

    时间:2020-10-19 关键词: 电源 变压器 反激式电源 二极管

  • 应该如何提高反激式电源的交叉调整率

    应该如何提高反激式电源的交叉调整率

    在现实情况中,寄生元件会共同降低未调节输出的负载调整。我将进一步探讨寄生电感的影响,以及如何使用同步整流代替二极管来大幅提高反激式电源的交叉调整率。 例如,一个反激式电源可分别从一个 48V 输入产生两个 1 A 的 12V 输出,如图 1 的简化仿真模型所示。理想的二极管模型具有零正向压降,电阻可忽略不计。变压器绕组电阻可忽略不计,只有与变压器引线串联的寄生电感才能建模。这些电感是变压器内的漏电感,以及印刷电路板(PCB)印制线和二极管内的寄生电感。当设置这些电感时,两个输出相互跟踪,因为当二极管在开关周期的 1-D 部分导通时,变压器的全耦合会促使两个输出相等。 图 1 该反激式简化模型模拟了漏电感对输出电压调节的影响 现在考虑一下,当您将 100 nH 的漏电感引入变压器的两根二次引线,并且将 3μH 的漏电与初级绕组串联时,将会发生什么。这些电感可在电流路径中建立寄生电感,其中包括变压器内部的漏电感以及 PCB 和其他元件中的电感。当初始场效应晶体管(FET)关断时,初始漏电感仍然有电流流动,而次级漏电感开启初始条件为 0 A 的 1-D 周期。变压器磁芯上出现基座电压,所有绕组共用。该基座电压使初级漏电中的电流斜降至 0 A,并使次级漏电电流斜升以将电流传输到负载。当两个重载输出时,电流在整个 1-D 周期持续流动,输出电压平衡良好,如图 2 所示。然而,当一个重载输出和另一个轻载输出时,轻载输出上的输出电容倾向于从该基座电压发生峰值充电;因为电流迅速回升到零,其输出二极管将停止导通。请参见图 3 中的波形。这些寄生电感的峰值充电交叉调节影响通常比整流器正向压降单独引起的要差得多。 图 2 输出施加重载时,次级绕组电流在两个次级绕组中流动 图 3 重载次级 1 和轻载次级 2,基座电压对次级 2 的输出电容器进行峰值充电 无论负载如何,同步整流器有助于通过在整个 1-D 周期内强制电流流入两个绕组来减轻此问题。 图 4 显示了具有与图 3 相同负载条件的波形,但用理想的同步整流器代替了理想的二极管。由于同步整流器在基座电压降低后保持良好状态,因此即使出现严重不平衡的负载,两个输出电压也能很好地相互跟踪。 虽然次级 2 的平均电流非常小,但均方根(RMS)含量仍然可以相当高。这是因为,与图 3 中的理想二极管不同,同步整流器在整个 1-D 周期期间可强制连续电流流动。有趣的是,电流在这一周期的大部分时间内必须是负的,以保证低平均电流。 显然,您牺牲更佳的调节以实现更高的循环电流。然而,这并不一定意味着总损耗会更高。同步整流器的正向压降通常远低于二极管,因此同步整流器在较高负载下的效率通常要好得多。

    时间:2020-10-19 关键词: 电源 变压器 反激式电源 二极管

  • 如何在电源芯片设计中防止过电应力造成的产品失效呢

    如何在电源芯片设计中防止过电应力造成的产品失效呢

    通常我们在不同应用中,保护电路方案差别很大。不同运放的灵敏度不同,所需保护等级也存在很大差异。这可能会需要你有一定创造力,最好自己做自己的专家。虽然在极端的环境中做一些测试会损失一些运放,但这是必要的。 芯片设计者在将一个运放的敏感引脚引出芯片的时候,通常会想到用户是否会认真处理这个引脚?或只是粗心的把这个引脚直接和交流电连接起来?我们都希望设计出好产品,可以应对用户的极端使用。那么,如何在设计中防止过电应力造成的产品失效呢? OPA320 是大多数典型运放的一种,其最大额定参数表如图 1 所示,它描述了芯片最大允许供电电压、引脚最大允许输入电压和电流。根据参数表的附加说明,如果限制引脚输入电流,那么就不需要限制输入电压。内部钳位二极管允许±10mA 的输入电流。但是在输入电压超出正常值很多的情况下,限制输入电流需要较大的输入阻抗,这会增加噪声,降低带宽,同时还可能产生其它错误。 钳位二极管在输入电压超过电源轨大约 0.6V 时开始导通。通常,许多设备可以承受较大电流,但是当电压急剧增加时,设备失效的概率就会增加。 通过添加外部二极管可以大大提高设备耐受大电流的能力,同时也可以提高设备的防护等级。市场上常见的传输信号二极管,比如无处不在的 1N4148,具有非常低的导通压降(实验室测试显示,其至少比运放内部二极管低 100mV)。在与运放内部二极管并联后,当遇到输入过流时,大多数电流将流向外部的二极管。 肖特基二极管具有更低的导通电压,这种特性可以提升保护性能。但缺点也很明显,它的漏电流太大了。室温下,它的反向漏电流通常是微安级或者更大,同时,随着温度的升高而增加。 另外,你还需要一个足够强大的电源。钳位二极管,无论是运放内部或者外部的,都需要一个相对稳定的电源来释放能量。如果故障脉冲很大,灌入电源轨过多的电流,提高(或拉低负电源)电源电压,那么脉冲会使电源端承受过大的电压应力,如图 2 所示。典型的线性电源不能吸收电流,因此不要指望使用它做为电源有多稳定。大的旁路电容可以用来吸收大的故障脉冲电流。对于连续的故障电流,可以在输入引脚和电源上加用齐纳二极管来解决。齐纳二极管的反向击穿电压要刚好高于系统最大供电电压,这样仅仅在故障时,齐纳二极管才会被导通。对于正负供电系统,需要在两个电源轨分别设计相同的保护电路。 尽管采取了这些措施,引脚输入电压仍可能超过最大额定参数表中的值,但问题关键在于:最大额定参数表中的值通常过于保守;在这个电压或者电流下芯片损坏几乎是不可能的。一般来说,大幅超过这些参数,器件也不太可能损坏(但不保证)。钳位到比最大额定参数表中的值高几伏的电压,同时获得较低的失效率是很容易的。在许多情况下,设计的目标是在成本和性能折中的情况下降低失效率。 没有哪一种方案可以应对所有的情况,也没有一种保护电路可以同时满足所有需求。

    时间:2020-10-19 关键词: 芯片设计 电源 二极管

  • 充电电池的电路设计

    充电电池的电路设计

    通常我们都知道从电路性能上来考虑, 使用锗二极管或者肖特基二极管是最好的选择。 目前市面上的充电管理 IC,都是按照充电电池的充电特性来设计的。充电电池根据充电介质不同,分为镍氢电池,锂电池等。由于锂电池没有记忆效应,所以目前在各种手持设备和便携式的电子产品中,都采用锂电池供电。 由于锂电池的充电特性。充电过程一般分为三个过程: 1、涓流充电阶段(在电池过渡放电,电压偏低的状态下) 锂电池一般在过渡放电之后,电压会下降到 3.0V 以下。锂电池内部的介质会发生一些物理变化,致使充电特性变坏,容量降低等。在这个阶段,只能通过涓涓细流缓慢的对锂电池充电,是锂电池内部的电介质慢慢的恢复到正常状态。 2、恒流充电阶段(电池从过放状态恢复到了正常状态) 在经过了涓流充电阶段后,电池内部的电介质可以承受较大的充电电流,所以这个时候外部可以通过大一点的电流对锂电池充电,以此缩短充电时间。 这个阶段的充电电流一般靠充电管理 IC 外部的一个引脚外接一个电阻来决定。阻值大小则根据充电管理 IC 的 datasheet 上的公式来计算。 3、恒压充电阶段(已经充满 85%以上,在慢慢的进行补充) 在锂电池的电容量达到了 85%时候(约值),必须再次进入慢充阶段。使电压慢慢上升。最终达到锂电池的最高电压 4.2V。 一般来说,锂电池都有一个 BAT 的引脚输出,这个 BAT 是连接到锂电池端的。同时这个引脚也是锂电池电压检测引脚。锂电池充电管理 IC 通过检测这个引脚来判断电池的各个状态。 在实际的便携式产品电路设计中,由于要求电池充电过程中,产品也要能够正常适用。所以设计中采用以下电路方式实现才是正确的方式: 图一 A210 电源供电图 外部电压 5V 通过 D2 送到开关 SW2, 同时通过充电管理 IC MCP73831 来送到锂电池。SW2 的左边点电压为 5V-0.7V=4.3V。由于锂电池的电压不管在充满电或者非充满状态的时候,都低于 SW2 左边点电压 4.3V。所以 D1 是截止的。充电管理 IC 正常对锂电池充电。 假如不加二极管 D2 和 D1, 后级 LDO RT9193 直接接在 BAT 引脚输出上,则会是充电 IC 在通电的时候,会产生误判。会出现接上 5V 的外接电源,但是锂电池不会进行充电,充电管理 IC 的 LED 灯指示也不对。后级负载 LDO 也不会得到正常的输入电压(输入电压很小)。在这种情况下,只要将充电管理 IC 的电压输入脚直接对 BAT 引脚短路连接一下,所有状态又正常,充电能进行,后级负载 LDO 工作也正常。 这是由于充电管理 IC 在接上电的瞬间,要检测 BAT 的状态,将 LDO 的输入引脚也连接到了 BAT 和锂电池正极连接的支路中,会影响到 BAT 引脚的工作状态,致使充电管理 IC 进入了涓流充电阶段。将 BAT 引脚和充电管理 IC 的电压输入短路连接一下,使 BAT 引脚的电压强制性的升高,使充电管理 IC 判断为锂电池进入了恒流充电阶段,所以输出大电流。能够驱动后级负载 LDO 等。 另外:为了提高电源的利用效率,D1 和 D2 要选用压降小的二极管。如锗二极管,肖特基二极管,MOSFET 开关管。在需要电池切换的设计中,具有 10mV 正向压降、没有反向漏电流的二极管是设计人员的一个“奢求”。但到目前为止,肖特基二极管还是最好的选择,它的正向压降介于 300mV 到 500mV 之间。但对某些电池切换电路,即使选择肖特基二极管也不能满足设计要求。对于一个高效电压转换器来说,节省下来的那部分能量可能会被二极管的正向压降完全浪费掉。为了在低电压系统中有效保存电池能量,应该选择功率 MOSFET 开关替代二极管。采用 SOT 封装、导通电阻只有几十毫欧的 MOSFET,在便携产品的电流级别下可以忽略其导通压降。 决定一个系统是否必需使用 MOSFET 来切换电源,最好对二极管导通压降、MOSFET 导通压降和电池电压进行比较,把压降与电池电压的比值看作效率损失。例如,把一个正向压降为 350mV 的肖特基二极管用来切换 Li+电池(标称值 3.6V),损失则为 9.7%,如果用来切换两节 AA 电池(标称值 2.7V),损失为 13%。在低成本设计中,这些损失可能还可以接受。但是,当使用了高效率的 DC-DC 时,就要权衡 DC-DC 的成本和把二极管升级为 MOSFET 带来的效率改善的成本。 选不选用肖特基二极管和 MOSFET,还要考虑到产品上所用电池的放电特性。锂电池的放电特性如下图: 从上图可以看出,锂电池在常温状态下,消耗了 90%的电量的时候,电压还是会保持在 3.5V 左右,选择一个好点的 LDO 器件。 那么在 3.5V 的时候,输出电压还是会稳定在 3.3V. 从实际测试 LDO RT9193 来看,负载电阻在 50 欧姆,负载电流 60mA 的时候,输入电压和输出电压关系如下表所示: 可以看出,即使是锂电池消耗了 90%的电量的时候, LDO 的输出端依然可以稳定输出 3.3V. 从图一 A210 的供电电路分析,加上硅二极管 D1 以后, LDO 输入电压=3.5---0.7V=2.8V. 这样只要模块烧录可以在 2.4V 左右工作的程序,硅二极管也可以在此电路中使用了。

    时间:2020-10-19 关键词: 锂电池 MOSFET 电源 充电管理ic 二极管

  • 如何提高电源的效率?

    如何提高电源的效率?

    通常我们都知道在不考虑成本的情况下,目前市场上有反向恢复时间为 60us 以下的高耐压快速恢复二极管,以及反向耐压为 200V 的肖特基二极管;这类二极管可以在几十万赫兹的工作频率电路中使用。就如何提高电源的效率;那我们就来讲一下电源的效率改善方法。 根据电源的效率公式:效率=(输出功率 Po/ 输入功率 Pi)*100 从公式上我们可以知道要提高效率只有两种方法,要么在输入功率不变的前提下提高输出功率;要么在输出功率不变的前提下降低输入功率;其实我们还有一种方法,那就是找到效率降低的原因,然后消除效率降低的原因,那我们的效率自然而然就提高了,下图为一些可能会降低效率的因素: 我们可以归纳为 6 个原因: 1. 开关晶体管驱动方法不是最佳方案,可能存在过驱动或者驱动不足情况,还有就是开关管的反偏置电流不足;这些因素都会导致功耗增大,从而导致开关电源的效率降低,对于这种情况,我们只需要稍微修改一下设计参数,就可以达到提高效率的效果。 2. 变压器设计不良;变压器的问题包括变压器饱和,漏感大,绕组和磁芯选择不当,这些因素也会导致变压器处于不完美工作状态,同样会导致产品的效率降低,而且变压器对效率影响非常大,合理的变压器设计和不合理的效率可以差距 5%~10%左右。 3.RCD 吸收线路参数不适当。 4. 扼流圈设计不合理,如电感不合适或者绕组与磁芯损耗太大,都会导致功率增大,从而效率降低。 5. 整流器件的性能不佳,如整流器的电压压降大,反向二极管恢复时间长等等。 6. 辅助电路功耗大,假负载电流过大,控制电路产生异常震荡这些原因也同样会导致产品的效率降低。 虽然原因很多,但是我们在设计时一般都会在影响比较大的或者比较容易下手的方面进行整改,比如上面原因中和效率最密切的是开关晶体管的损耗和整流二极管的损耗。 整流二极管的损耗是由使用二极管的特性决定的,要采用正向电压降低,反向恢复时间短的二极管,这样就可以降低功耗,提高效率,当然我们还要考虑不能让产品进入死区状态,所以我们在选择二极管时要留有足够大的电流裕量,降额使用也是关键问题;可以根据我们目前的需求选择合适的肖特基二极管。 在考虑成本的情况下,如果对耐压值要求不高的产品,那么我们可以选择反向恢复时间短的肖特基二极管,这种二极管开关频率在几百千赫兹也不会出现问题,但是反向耐压值一般在 60V 以下;如果需要耐压值高的二极管,那我们可以使用 P-N 结快速恢复二极管,这类二极管恢复时间一般为 100ns 以上,对于工作频率超过 50KHz 的产品,这个恢复时间就有可能出现问题,对于 100kHz 以上的产品,这类恢复时间的二极管就不能使用。

    时间:2020-10-19 关键词: 电源 肖特基二极管 二极管

  • 你需要了解一下恒流 LED 的电源是如何工作的?

    你需要了解一下恒流 LED 的电源是如何工作的?

    在私下经常有小伙伴说产品有时会有不稳压的问题,几乎把所有零件换了都没法修好,结果发现是 PCB 布线时出了问题,硬件工程师将功率地线和信号地线走线时离得太近,由于功率地线有大电流通过,会被引入信号端,影响到芯片的输出端,从而影响到产品的稳压性能,想要了解一下恒流 LED 的电源是如何工作的; 经过同意,晒出线路图如下所示: 据留言,这个是 14W 的恒流 LED 驱动电路,当输出电压小于 20V 时开始进入恒流状态,电流稳定在 0.73~0.74 之间,达到恒流目的;我们可以从上图中看到,输入电压 Ui=195~265V 的宽电压,根据留言,我们可以得到输出电压 Uo=20V;输出电流 Io=0.7A。 然后我上网查找了电源芯片的具体参数及推荐线路,得知电源效率 n=86%;空载功耗 Po<250mV。 线路工作原理:线路主要通过检测 R7 上电流形成的压降来实现恒流特性。图中将 LM431 的基准端与阴极 K 互相短接,那么阴极就相当于输出固定的 2.5V 基准电压,这个电压经过 R5、R6 和 R8 进行分压后,获得一个大约 0.07V 左右的参考电压,这个电压加至运算放大器的反向输入端;当通过 R7 的电流 Io 达到 0.7A 时,我们可以根据欧姆定律得到 R7 上的电压 Ur7=0.07V;当电流大于 0.7A 后时,产品进入恒流区,此时 Ur7>0.07V;那么放大器 LM321 的同向输入端大于反向输入端,输出电压升高,VD4 因被正向偏置而导通,通过 VD4 驱动 VT 的基极;将芯片的 EN/UV 端电压拉低。当 EN/UV 脚电流大于 115uA 后,芯片内部的 MOS 就会被禁止工作,那么电流反馈环路就可以实现恒流控制。 值得注意的是 VD1 在选用时要使用快恢复二极管,而不使用超快恢复二极管,是利用快恢复二极管的恢复时间较快恢复二极管而言会长一点的特性来提高电源的效率。

    时间:2020-10-19 关键词: 电源 电源芯片 恒流led 二极管

  • 电源防反接小知识锦囊

    电源防反接小知识锦囊

    1.概论 电源的输入部分,为了防止误操作,将电源的正负极接反,对电路造成损坏,一般会对其进行防护,如采用保险丝,二极管,MOS管等方式,这里就稍微做一下梳理总结。 2.方式介绍 2.1 二极管防反接 采用二极管进行保护,电路简单,成本低,占用空间小。但是二极管的PN结在导通时,存在一个 <= 0.7V的压降,对电路造成不必要的损耗,比如对电池供电的系统,电流较大的电路都会造成比较明显的影响(电路中,功耗,发热都是不可忽略的问题)。 2.2 保险丝防护 很多常见的电子产品,拆开之后都可以看到电源部分加了保险丝,在电源接反,电路中存在短路的时候由于大电流,进而将保险丝熔断,起到保护电路的作用,但这种方式修理更换比较麻烦。 2.3 MOS管防护 MOS管因工艺提升,自身性质等因素,其导通内阻技校,很多都是毫欧级,甚至更小,这样对电路的压降,功耗造成的损失特别小,甚至可以忽略不计,所以选择MOS管对电路进行保护是比较推荐的方式。 2.3.1 NMOS防护 如下图:上电瞬间,MOS管的寄生二极管导通,系统形成回路,源极S的电位大约为0.6V,而栅极G的电位为Vbat,MOS管的开启电压极为:Ugs = Vbat - Vs,栅极表现为高电平,NMOS的ds导通,寄生二极管被短路,系统通过NMOS的ds接入形成回路。 若电源接反,NMOS的导通电压为0,NMOS截止,寄生二极管反接,电路是断开的,从而形成保护。 2.3.2 PMOS防护 如下图:上电瞬间,MOS管的寄生二极管导通,系统形成回路,源极S的电位大约为Vbat-0.6V,而栅极G的电位为0,MOS管的开启电压极为:Ugs = 0 -(Vbat-0.6),栅极表现为低电平,PMOS的ds导通,寄生二极管被短路,系统通过PMOS的ds接入形成回路。 若电源接反,PMOS的导通电压大于0,PMOS截止,寄生二极管反接,电路是断开的,从而形成保护。 注:NMOS管将ds串到负极,PMOS管ds串到正极,寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向; MOS管的D极和S极的接入:通常使用N沟道的MOS管时,一般是电流由D极进入而从S极流出,PMOS则S进D出,应用在这个电路中时则正好相反,通过寄生二极管的导通来满足MOS管导通的电压条件。MOS管只要在G和S极之间建立一个合适的电压就会完全导通。导通之后D和S之间就像是一个开关闭合了,电流是从D到S或S到D都一样的电阻。 实际应用中,G极一般串接一个电阻,为了防止MOS管被击穿,也可以加上稳压二极管。并联在分压电阻上的电容,有一个软启动的作用。在电流开始流过的瞬间,电容充电,G极的电压逐步建立起来。 对于PMOS,相比NOMS导通需要Vgs大于阈值电压,由于其开启电压可以为0,DS之间的压差不大,比NMOS更具有优势。

    时间:2020-10-10 关键词: 电源 mos管 二极管

  • 一文精通TVS计算及选型

    提到TVS,大部分电子工程师基本都知道是用来端口防护的,防止端口瞬间的电压冲击造成后级电路的损坏。由于其在电路中的极其重要的地位,但是,针对TVS的选型过程,很多厂家都是直接给推荐电路,直接告诉设计者答案选择哪个器件,却很少对选型过程提供理论计算,大部分的电子工程师针对TVS选型的时候,老人凭经验,新人凭参考,一旦更换厂家或者更换测试条件,就无从下手了,本文就专门解决该问题,让新人老人对TVS选型都能得心应手。 01 TVS工作原理 TVS(Transient Voltage Suppressors),即瞬态电压抑制器,又称雪崩击穿二极管。它是采用半导体工艺制成的单个 PN 结或多个 PN 结集成的器件。TVS 有单向与双向之分,单向 TVS 一般应用于直流供电电路,双向 TVS 应用于电压交变的电路。如图 1 所示,应用于直流电路时单向 TVS 反向并联于电路中,当电路正常工作时,TVS 处于截止状态(高阻态),不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS(雪崩)击穿电压时,TVS 迅速由高电阻状态突变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压钳制在较低的水平,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后,TVS 阻值又恢复为高阻态。 图1 :TVS工作原理 02 TVS关键参数 工欲善其事,必先利其器,要用好TVS,必须先了解其关键的参数。 (1) Vrwm截止电压: TVS 的最高工作电压,可连续施加而不引起 TVS 劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。对于交流电压,用最高工作电压有效值表示,在 V RWM 下,TVS 认为是不工作的,即是不导通的。换一句话,电路的最高工作电压必须小于Vrwm,否则将会导致TVS动作导致电路异常。 (2) I R 漏电流:  漏电流,也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过 TVS 的最大电流。TVS 的漏电流一般是在截止电压下测量,对于某一型号 TVS, I R 应在规定值范围内。对 TVS 两端施加电压值为 V RWM ,从电流表中读出的电流值即为 TVS的漏电流 I R 。对于同功率和同电压的 TVS,在 V RWM ≤10V 时,双向 TVS 漏电流是单向 TVS 漏电流的 2 倍。对于一些模拟端口,漏电流会影响AD的采样值,所以TVS的漏电流越小越好。 (3) V BR 击穿电压   击穿电压,指在 V-I 特性曲线上,在规定的脉冲直流电流 I T 或接近发生雪崩的电流条件下测得 TVS 两端的电压。测试的电流It一般选取10mA左右,施加的电流的时间不应超过400ms,以免损坏器件,V BR MIN .和 V BR MAX .是 TVS 击穿电压的一个偏差,一般 TVS 为±5%的偏差。测量时,V BR 落在 V BR MIN .和 V BR MAX .之间视为合格品。 (4) I PP 峰值脉冲电流 ,V C 钳位电压 峰值脉冲电流,给定脉冲电流波形的峰值。TVS 一般选用 10/1000μs 电流波形。钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流 I PP 时,TVS 两端测得的峰值电压。I PP 及 V C 是衡量 TVS 在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数,这两个参数是相互联系的。对于 TVS 在防雷保护电路中的钳位特性,可以参考 V C 这个参数。对于相同型号 TVS,在相同 I PP 下的V C 越小,说明 TVS 的钳位特性越好。TVS 的耐脉冲电流冲击能力可以参考 I PP ,同型号的 TVS,I PP 越大,耐脉冲电流冲击能力越强。 (5) 结电容CI,漏电流Ir; 结电容是TVS中的寄生电容,在高速IO端口保护需要重点关注,过大的结电容可能会影响信号的质量。漏电流主要带来了功率的损耗,或者是在模拟信号中,会影响AD信号的采样值。 图2,厂家一般都是提供10/1000μs的测试波形 图3 :TVS的关键参数 03 TVS选型过程 了解了TVS的基本参数,我们就开始进入最重要的TVS选型的过程了。选择TVS之前,我们首先要明白选择的终极目标: 1.电压合适能保护后级电路; 2.引入的TVS的结电容不能影响电路; 3.TVS功率余量充足,满足测试标准,且不能比保险管先挂。选型的过程可以按照以下的步骤进行: (1) 选择TVS最高工作电压Vrmw; (2) 选择TVS钳位电压VC; (3) 选择TVS的功率; (4) 评估漏电流Ir的影响; (5) 评估结电容的影响;   选择TVS最高工作电压Vrmw; 在电路正常工作情况下,TVS 应该是不工作的,即处于截止状态,所以 TVS 的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证 TVS 在电路正常工作下不会影响电路工作。但是 TVS 的工作电压高低也决定了 TVS 钳位电压的高低,在截止电压大于线路正常工作电压的情况下,TVS 工作电压也不能选取的过高,如果太高,钳位电压也会较高,所以在选择 Vrwm 时,要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。要求Vrwm要大于工作电压,否则工作电压大于Vrwm会导致TVS反向漏电流增大,接近导通,或者雪崩击穿,影响正常电路工作。综合考虑,Vrwm可以参考以下的公式: Vrwm≈1.1~1.2*VCC ;--------其中VCC为电路的最高工作电压。 选择选择TVS钳位电压VC; TVS 钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压,VC 与 TVS 的雪崩击穿电压及 I PP 都成正比。对于同一功率等级的 TVS,其击穿电压越高 V C 也越高,所选TVS的最大箝位电压Vc不能大于被防护电路可以承受的最大电压。否则,当TVS钳在Vc时会对电路造成损坏。Vc可以参考以下的公式: VC<Vmax ;-----其中Vmax为电路能承受的最高电压. 选择TVS的功率Pppm(或者Ipp); TVS 产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率,理论上,TVS的功率越大越好,能够承受更多的冲击能量和次数,但是功率越高,TVS的封装越大,价钱也越高,所以,TVS的功率满足要求即可。对于不同功率等级的 TVS,相同电压规格的 TVS 其 V C 值是一样的,只是 I PP 不同。故 Pppm 与 Ippm成正比,Ippm 越大,Pppm 也越大。 对于某一电路 ,有对应的测试要求,设实际电路中的最大测试电流为 Iactual ,则 Iactual 可估算为: Iactual=Uactual/Ri;---------其中 Uactual 为测试电压,Ri为测试内阻。 TVS 要通过测试,故实际电路中要求 10/1000μs 波形下 TVS 的最小功率 P actual 为:-------其中di/dt为波形转换系数,如实际测试波形为其他波形,如 8/20μs波形,建议di/dt取,如测试波形为 10/1000μs,取,实际选型中,TVS 应留有一定的裕量,TVS 的功率PPMP 选择应遵循Pppm>Pactual。 根据所选的TVS的结电容和漏电流评估影响 如果TVS 用在高速IO端口防护、模拟信号采样、低功耗设备场合,就需要考虑结电容和漏电流的影响,两则的参数越小越好。 04 TVS选型距离 数据都是无趣的,我们以实际的案例举例。 电路的正常工作电压VCC是24V,最高工作电压Vmax是26V,后级电路可承受的最高瞬态电压为50V,实验的测试波形为 8/20μs波形,测试电压500V,测试电源内阻及PPTC的静态电阻合计为2Ω。根据上述信息选择合适的TVS。 图4 :设计举例 1) 选择TVS最高工作电压 Vrmw≈1.1~1.2*VCC=26~28V 2) 选择选择TVS钳位电压 VC<Vmax=50V 3) 计算实际测试波形功率: Pact=Vc**=50*(500/3)*1/2=4166W 根据计算结果,可以选用5.0SMDJ26A这个TVS,由于这个TVS用在电源端口,结电容和漏电流基本可以忽略不计。 图5 :5.0SMDJ26A TVS关键参数 --End-- 本文系网络转载,版权归原作者所有。如有问题,请联系我们,谢谢! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-28 关键词: 瞬态电压抑制器 二极管

  • 雷电放电TVS管、压敏电阻和放电管,谁更胜一筹?

    在雷电放电的过程中,由于瞬间放电产生了强烈的电磁脉冲,在临近的设备或电子线路上感应了幅值和变化速率都很高的浪涌电压电流,对某些电子设备产生毁灭性的的破坏,而过压/浪涌防护器件就是为各类电子设备提供防护的,避免设备内部的电子元器件遭受雷击浪涌的损坏。压敏电阻、气体放电管、TVS管(瞬间抑制二极管)三种器件都限压型的浪涌保护器件,都被用来在电路中用作浪涌保护,但是却有不少客户认为TVS二极管不如气体放电管和压敏电阻。 关于TVS二极管和气体放电管、压敏电阻谁在限压/浪涌防护中作用更大的问题,你怎么看? 有比较才能够凸显出优劣,从而找到最佳的方案。这一招不管是在市场招商还是电子保护器件的选型都是适用的。但是在这里居然能够看到有人说TVS二极管不如气体放电管和压敏电阻,这个很多工程师们就不同意了。工程师从反应时间、通流容量以及工作原理三个方面分析了三种过压/浪涌防护器件的优劣,也深深的让小编感受到了TVS二极管的强大,瞬间就能理解TVS二极管为什么应用范围那么广泛了。 以下就是某电子FAE工程师分析三种过压/浪涌防护器件优劣的三点: 1、在反应时间上 快:TVS二极管的反应速度是最快的,为皮秒级 中:压敏电阻介于TVS和气体放电管之间压敏电阻略慢,为纳秒级; 慢:而气体放电管最慢,通常为几十个纳秒甚至更多。 2、在通流容量上 小:TVS二极管通常只有几百A; 中:压敏电同样介于TVS和气体放电管之间,而压敏电阻按不同规格,可通过数KA到数十KA的单次8/20uS浪涌电流; 大:而对于气体放电管来说通常十KA级别8/20μS浪涌电流可导通数百次。 3、从原理上看 TVS管基于二极管雪崩效应; 压敏电阻器基于氧化锌晶粒间的势垒作用; 而气体放电管则是基于气体击穿放电。 另一个不能忽略的特点是二极管可以很方便地与其它器件集成在一个芯片上,现有很多将EMI过滤和RFI防护等功能与TVS管集成在一起的器件,不但减少设计所采用的器件数目降低成本,而且也避免PCB板上布线时易诱发的伴生自感。 END 免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如有问题,请联系我们,谢谢! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-28 关键词: 电源设计 二极管

  • Nexperia的锗化硅 (SiGe)整流器兼具一流的高效率、热稳定性,能够节省空间

    Nexperia的锗化硅 (SiGe)整流器兼具一流的高效率、热稳定性,能够节省空间

    半导体基础元器件生产领域的高产能生产专家Nexperia推出了一系列反向电压为120 V、150 V和200 V的新锗化硅(SiGe)整流器,兼具肖特基整流器的高效率与快速恢复二极管的热稳定性。 新款1-3 A SiGe整流器以汽车、通信基础设施和服务器市场为目标市场,尤其适合高温应用,例如,LED照明、发动机控制单元或燃油喷射。这些新推出的极低泄漏器件提供扩展的安全工作区域,在不超过175 °C的条件下不会发生热失控。同时,工程师也可以使用适用于高温设计的快速恢复二极管,优化设计以实现更高效率。SiGe整流器增大低正向电压(Vf)和低Qrr,使传导损耗降低10-20%。 PMEG SiGe设备(PMEGxGxELR/P)采用功率二极管行业标准的节省空间、高热效率的CFP3和CFP5封装。封装采用实心铜夹片,降低热阻,优化热传输至周围环境,使PCB更小、更紧凑。此外,使用SiGe技术,能够轻松实现肖特基和快速恢复二极管的引脚到引脚替换。 Nexperia产品经理Jan Fischer评论道:“使用Nexperia的创新型锗化硅技术,让工程师有更多选择来设计电源电路,最终构建引领市场的产品,这是之前从未有过的。SiGe是Nexperia功率二极管产品的完美补充,该产品采用夹片粘合FlatPower (CFP)封装,包括100多个肖特基整流器和快速恢复整流器。此外,我们还将继续扩展产品组合,始终为客户提供符合其应用的产品。” 第一批4款符合AEC-Q101标准的120V SiGe整流器目前已进入量产阶段。更有8款150V和200V的产品现可提供样片。如需了解SiGe整流器的更多信息(包括产品规格和数据手册),请访问www.nexperia.cn/sige-rectifiers,或直接接洽您的Nexperia联系人。

    时间:2020-09-27 关键词: nexperia 整流器 二极管

  • 如何设计一个可调稳压电源电路?

    如何设计一个可调稳压电源电路?

    通常我们该如何设计一个可调稳压电源电路?调直流稳压电源是采用当前国际先进的高频调制技术,其工作原理是将开关电源的电压和电流展宽,实现了电压和电流的大范围调节,同时扩大了目前直流电源供应器的应用。本文将介绍一些可调稳压电源电路。 工作原理 参数稳压器在输入交流电压 150V-260V 时,输出稳压在 220V 效果效好。低于和高于这个范围,其效率要下降。采用单片微机进行第一步控制,使 310V 以下和 90V 以上的输入电压,调整控制在 190V—250V 范围,再用参数稳压器进行稳压效果很好。 由市电输入的交流电压变化波动很大,经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后,送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。 直流开关稳压电源的功率小,但能把 60-320V 的交流电压娈换成+5V,+12V,-12V 的直流电压。+5V 电压供给单片微机使用,±12V 电压供给控制电路的大功率开关模块使用。 单片微机把取样电路采集到的输入电压数据,分析判断并发出控制信号送到触发电路,控制调节输出电压。 控制执行电路由 SSR 过零开关大功率模块和带抽头的自耦变压器组成。SSR 之间采用 RC 吸收电路吸收过电压和过电流,使 SSR 在开关时不会损坏。控制执行电路把 90-310V 的输入电压控制在 190V-240V 范围,再送到参数稳压器进行精确稳压。 参数稳压器由电感和电容组成 LC 振荡器,振荡频率 50HZ。无论市电怎么变化,其振荡频率不会改变,因此输出电压不会变化,稳压精度高。即使输入电压波形失真很大,经参数稳压器振荡输出后却是标准的正弦波,因此稳压电源有强的抗干扰能力和净化能力。 保护告警电路:当有危害设备安全情况时,只发出声光告警,提示操作人员注意采取措施,而不用切断输出电压。在无输出电压,控制箱的温度过高,市电输入高过 300V,市电输入低于 130V 时都会声光告警。当输入电流过大时,输入(输出)空气自动开关自动跳开。 三端可调稳压电路图 电路工作原理:220V 交流电经变压器 T 降压后,得到 24V 交流电;再经 VD1~VD4 组成的全桥整流、C1 滤波,得到 33V 左右的直流电压。该电压经集成电路 LM317 后获得稳压输出。调节电位器 RP,即可连续调节输出电压。图中 C2 用以消除寄生振荡,C3 的作用是抑制波纹,C4 用以改善稳压电源的暂态响应。VD5、VD6 在当输出端电容漏电或调整端短路时起保护作用。LED 为稳压电源的工作指示灯,电阻 R1 是限流电阻。输出端安装微型电压表 PV,可以直观地指示输出电压值。 可调稳压电源 5-30V 1.5A 电路图 外部串联旁路晶体管将 500mA 的 78MG 或 79MG 额定输出提高到 1.5A,以适用于实验室可调电源。该电路的外部旁路晶体管无短路保护,但文章介绍了怎样添加具有保护作用的晶体管来避免短路。 电压 1.5-9V、电流 0.2A 可调稳压电源 它由二极管 VD1-VD4 整流,晶体管 VT2、VT3 复合调整,晶体管 VT4 比较放大,稳压管 VD7 基准电压源,稳压管 VD5 恒流源和电阻 R1、R2、R3 以及晶体管 VT4 限流保护和检测电阻 R0 等部分组成。 假如输出电压由于某种原因(输入电压变化或负载电流变化)而发生变化时,比较放大部分把变化信号放大并送到调整部分,使其产生相反的变化来抵消输出电压的变化。 电位器 RP 和电阻 R6 对输出电压取样,送到晶体管 vT4 比较放大部分与稳压管 VD7 的基准电压进行比较。电路中稳压管 VD5 和电阻 R1、R2、R3 组成偏置电路,使通过晶体管 VT1 的集电极电流 Ic 变化很小,基本上可以认为是恒定的,所以一般把这部分电路称为恒流源负载。 电路中晶体管 vT5 和检测电阻 R0 组成过载和短路保护电路。当负载电流超过定值或短路时,检测电阻 Ro 上的电压降就会大于 VT5 的导通电压(0.5V),使 VT5 导通,恒流源送出的电流大部分流入 VT5,减小了调整管的基极电流 Ib 从而限制了调整管的输出电流 . 介绍了几个可调稳压电源电路之后,在介绍一下,如何设计一个可调稳压电源电路。

    时间:2020-09-22 关键词: 晶体管 稳压电源 二极管

  • 基于小小的二极管,能为检波器带来怎样的优势呢?

    时间:2020-09-18 关键词: 检波器 二极管

  • 电灯泡内通有交流电,为什么看不到灯泡在闪烁?

    ■ 前言 前两天,看到头条上有一个有趣的帖子,讨论为什么普通灯泡里通有交流电,电流的大小方向时时刻刻都在改变,而我们看不到灯泡在闪烁? 这个问题如果我再向自己已经上大学的儿子提出,他会嘲笑这问题太简单了。帖子的作者也大体罗列了两个原因,使得人感觉不到灯泡在闪烁: 原因1::灯泡的亮度变化(闪烁)的频率应该和普通家用交流电的频率(50Hz)相同,由于 人的视觉暂留[1] 效应也不会觉察到灯泡的闪烁。 原因2: 灯泡(白炽灯)的灯丝具有热惯性,虽然交流电的幅值变化所引起的电功率的波动,但反映到灯丝温度上就比较平滑,所以实际上波动较小,人眼不易觉察。 ▲ 视觉暂留效果 人类感知灯光闪烁的能力与视觉暂留现象还不完全一致,人们对于灯光闪烁感知的频率远远高于视觉暂留(大约1/15秒钟左右)对应的频率。为了消除闪烁影响,普通胶片电影播放机对每一帧图片要闪烁两次。 人眼不同部位对于闪烁感知能力也不同。视觉边缘(人眼余光)部分能够感知闪烁的频率比人眼中心位置更高,因此由此侧目能够看到某些闪烁,当正眼看的时候就觉察不出来了。 由于视觉暂留涉及到人的感知能力,不太容易测量。但是对于普通的灯具发出的光强到底变化大多,变化的频率有多少是可以通过光电传感器测量的。 在 SP-45ML光电二极管放大电路及其动态特性[2] 中介绍了一个基于SP-45ML光电管的光强测量电路及其动态特性,它的输出电压与输入光强(光的能量)成线性关系。相应频率大于25kHz,可以用来对于常见到的灯光的光强变化进行的测量。 ▲ SP-45ML光电二极管放大模块及其光导纤维 根据测量结果可以确定常见到的灯具: 光强变化大小到底是多少? 光强变化的频率是到底多少? 01几种电灯泡亮度测试 下面选择办公室里有的几种灯泡,点亮后使用 光导纤维[3] 将灯光引入 SP-45ML光电二极管放大模块 。使用示波器观察测量模块输出电压波形,反映灯光强度的变化。 1.小型白炽灯 白炽灯是由电功率所产生的热能使得灯泡内钨丝达到高温后发射出热辐射。热辐射的大小和频谱与灯丝温度有关系。在平稳状态下,输入电功率与辐射能力(保安热传导耗散能量)保持平衡。灯泡消耗的热能量与输入电压幅值,灯丝(热)电阻都有关系。 ▲ 小型白炽灯的亮度测试 下图显示了灯泡的光强信号(蓝色)和施加电压信号(橙色,经过变压器降压耦合后的波形)。可以看到白炽灯的光强变化的频率是输入交流电压频率的两倍(100Hz)。 ▲ 交流电与光强波形 由于灯丝的热惯性,所以发射的光强是在一定范围内波动,波形呈现为正弦波。波动的范围是光强平均值的50%左右。下面是具体的测量数据。 ■ 亮度参数 频率:100Hz 均值:Mean:2.801,MIN=2.133, MAX=3.508, Max-Min=1.375 亮度变化率: 2.LED灯 下面是另外一个白色LED灯。外观与一只白炽灯泡相类似,内部包括有交流转直流和LED驱动电路、LED灯盘封装在一起。 ▲ LED灯 测量到的光强(蓝色)信号基本上是恒定。不随着交流电压的变化而改变。我们知道 LED光强与流过的电流成正比[4] ,这类灯泡内驱动 LED电路往往具有恒流功能 ,所以整体光强较为恒定。 ▲ 交流电与光强曲线 为了提高效率,LED驱动电路采用PWM驱动。所以如果放大光强信号,可以看到LED灯光强呈现高频波动的情况,频率大约为10kHz。光强的变化频率很高。远远超过人类能够感知的频域范围。 ▲ LED灯亮度高频波动 具体测量光强波动的范围,大约是36%左右。 ■ 亮度波动参数 平均值:mean=0.5648 MIN=0.46575, MAX=0.672, MAX-MIN=0.20625 亮度波动: 3.小型日光灯 这是办公室中另外一个小型日光灯。它的内部安装有电子镇流器,所产生的高压脉冲能够激发日光灯管点亮。 ▲ 小型日光灯的光强变化 下图显示了小型日光灯的亮度变化。可以看到它的亮度变化幅度很小,频率是100Hz。从亮度曲线上来看基板上是全波整流,电容滤波之后带动负载的电压波形。 这说明在小型日光灯内的电子镇流器没有对全波整流之后的直流电压进行稳压,而且滤波电容的容值相对较小,工作电压的波动引起亮度的变化。 ▲ 日光灯光强 下面是具体亮度变化数值。亮度变化幅值大约为21%左右。 平均值:mean=2.043 MIN=1.805, MAX=2.242, MAX-MIN=0.4375 亮度波动: 4.普通日光灯 现在办公室中还是用着普通的日光灯。这种光源在1934年被发明以来仍然被广泛使用。 虽然灯管在屋顶,借助于长长的光导纤维很容易将灯光引入光强测量模块。 ▲ 普通的日光灯管 下图显示了普通的日光灯的光强随着输入电压的变化的情况。和前面白炽灯相比,日光灯光强波动也是100Hz,但波动的波形不一样。白炽灯由于是灯丝的热惯性,所以光强波动呈现出正弦波动曲线。日光灯的光强实际上利用了荧光粉的余辉现象,光强并没有随着电压降低下降到0。当电压重新升高,所激发出的紫外线超过余辉强度后,光强立即上升,此时并没有热惯性,所以光强由弱变强非常快。 ▲ 普通日光灯光强变化 通过对光强数值分析,可以看到日光灯的光强变化范围很大。光强变化与平均值相比接近90%! 日光灯光强变化这么大,为什么平时觉察不到呢?主要原因还是因为变化频率(100Hz)超出了人眼感知的范围)。不过据说某些人可以利用眼的余光能够还是能够感知到这100Hz的闪烁。 平均值:mean=0.4426 MIN=0.2112, MAX=0.6019, MAX-MIN=0.3906 亮度波动: 5.小型卤素灯泡 下面是在实验台上对于样品拍照时补光用的小型卤素灯泡,本质上也是白炽灯,只是内部增加了卤素气体来延长灯泡的使用寿命。 ▲ 小型卤素灯泡 下面是该灯泡强度变化(蓝色),相比于前面白炽灯,它的光强变化更小。大约只有20%左右。 ▲ 小型卤素灯的亮度变化 平均值:mean=3.899 MIN=3.485, MAX=4.329, MAX-MIN=0.844 亮度波动: 6.半波整流后的白炽灯 由于白炽灯消耗的电能与输入电压的平方成正比,所以它的亮度变化是输入交流电频率的两倍。如果使用二极管将输入交流电进行半波整流,那么灯泡的亮度变化就应该与输入交流电的频率一致了。 ▲ 半波整流对白炽灯供电 下图显示了交流电经过一支二极管之后施加在白炽灯上,灯泡亮度的变化。亮度变化与输入电压的频率一致,都是50Hz。同时亮度变化幅值也大大增加了,亮度变化之与平均值的比值达到了150%左右。 ▲ 半波整流后的白炽灯亮度 平均值:mean=2.241 MIN=1.0162, MAX=3.4912, MAX-MIN=3.375 亮度波动: 如果现场观察经过经过半波整流后驱动的白炽灯,实际上是可以感知到它在闪烁的。 ※ 结论 通过简单的SP-45ML光电二极管测量普通的灯具光强的亮度变化,可以看到有几种不同的情况: 普通的白炽灯亮度会发生20% ~ 50% 的变化,变化曲线呈现正弦波动,频率是100Hz。 普通的日光灯亮度变化有90%左右,呈现全波整流波形,频率是100Hz. 带有电子整流器的日光灯,亮度变化较小,大约20%,变化曲线呈现全波整流,电容滤波的波形。频率是100Hz。 白色LED等,强度变化频率大约是10kHz,亮度波动范围35%。 在国内,交流电频率为50Hz,普通灯具的光强频率都会超过100Hz,人眼不会感知到灯光闪烁。 在有的时候,普通的日光灯如果一端的灯丝损耗较大,使得发射电子的能力远远低于另外一端,此时日光灯的就具有类似二极管整流的特性。此时灯光闪烁频率就是50Hz。很多人就会感觉到灯光在闪烁。 如果你感觉到头上的日光灯闪烁了,是时候该更换一只新的灯管了。 参考资料 [1]视觉暂留: https://baike.baidu.com/item/%E8%A7%86%E8%A7%89%E6%9A%82%E7%95%99/5125149?fr=aladdin [2]SP-45ML光电二极管放大电路及其动态特性: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/108517763 [3]光导纤维: https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.d9892e8dbD21MQ&id=565053495983&_u=bnvskcdaa84 [4]LED光强与流过的电流成正比: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107643688 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-14 关键词: 电流 二极管

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