正向?qū)ǘO管電路的簡(jiǎn)化電路分析技術(shù)
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-11-24 16:17:18 | 591 次閱讀
二極管使電路分析變得更加困難,因?yàn)樗鼈兙哂蟹蔷€性電流電壓特性。換句話說(shuō),二極管沒(méi)有一個(gè)單一的數(shù)值來(lái)捕獲電流和電壓之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。 對(duì)于電阻器,這個(gè)單一數(shù)值就是電阻,因此當(dāng)我們繪制電阻器的電流和電壓之間的關(guān)系時(shí),我們得到一條直線。另一方面,對(duì)于典型的硅二極管,非線性 I-V 關(guān)系圖如下所示的指數(shù)曲線。

分析二極管電路最簡(jiǎn)單(也是最不準(zhǔn)確)的方法是假設(shè)二極管是一個(gè)壓控開(kāi)關(guān),充當(dāng)完美的電流單向閥。如果這個(gè)“開(kāi)關(guān)”上的電壓大于 0 V,電流就會(huì)自由流動(dòng),沒(méi)有任何電阻或壓降。如果“開(kāi)關(guān)”兩端的電壓小于或等于 0 V,則沒(méi)有電流流動(dòng)。
此類分析的第一步是假設(shè)二極管導(dǎo)通或不導(dǎo)通。任何一種假設(shè)都會(huì)得出正確的結(jié)果,因此請(qǐng)做出您最好的猜測(cè)。如果假設(shè)二極管導(dǎo)通,則將二極管保留在原理圖中,但將其視為一根電線。如果認(rèn)為它不導(dǎo)電,則將其替換為開(kāi)路。 現(xiàn)在繼續(xù)分析,并檢查是否有有意義的結(jié)果。如果假設(shè)開(kāi)路兩端的電壓大于零,則假設(shè)是錯(cuò)誤的——二極管實(shí)際上是導(dǎo)通的。如果流經(jīng)導(dǎo)電二極管的電流從陰極流向陽(yáng)極,則該假設(shè)是錯(cuò)誤的 - 我們將分析限制于正向?qū)ǘO管,因此從陰極流向陽(yáng)極的電流表明該二極管實(shí)際上不導(dǎo)電。

這種方法可能看起來(lái)相當(dāng)原始,但它實(shí)際上是執(zhí)行快速初步分析的便捷方法。當(dāng)電路涉及的電壓相對(duì)于典型二極管正向電壓相當(dāng)大時(shí),或者當(dāng)電路包含多個(gè)二極管并且主要關(guān)心的是確定哪些二極管正在導(dǎo)通時(shí),它特別有用。
方法 2:恒壓降法
當(dāng)我們使用上一節(jié)中描述的方法時(shí),我們正在分析電路,就好像二極管是理想的一樣,這意味著它們充當(dāng)完美的電流單向閥。我們可以通過(guò)簡(jiǎn)單地結(jié)合代表二極管壓降的理想電池來(lái)使該方法更加現(xiàn)實(shí)。 電池成為整個(gè)二極管組件的一個(gè)組成部分,如下圖所示。

由于理想電池的電壓是固定且恒定的,因此該分析技術(shù)對(duì)應(yīng)于由兩個(gè)離散狀態(tài)組成的簡(jiǎn)化二極管模型:如果二極管兩端的陽(yáng)極到陰極電壓小于 0.7 V,則二極管關(guān)閉并工作作為開(kāi)路;如果電壓大于或等于 0.7 V,則二極管以零電阻導(dǎo)通,但會(huì)產(chǎn)生 0.7 V 的壓降。(您不必使用 0.7 V 作為恒定壓降,但這是標(biāo)準(zhǔn)選擇典型的硅二極管。)
了解恒壓降模型
如果您不清楚該模型的工作原理,請(qǐng)記住電池的極性與流經(jīng)二極管的正向電流方向相反。因此,在正向電壓超過(guò)電池電壓之前,沒(méi)有電流可以從陽(yáng)極流向陰極,這意味著電池為二極管導(dǎo)通創(chuàng)建了閾值條件。另請(qǐng)注意,電池不會(huì)產(chǎn)生干擾我們電路分析的雜散電流,因?yàn)槔硐攵O管不允許電流沿陰極到陽(yáng)極方向流動(dòng)。
開(kāi)始導(dǎo)通后,電池電壓變?yōu)檎k妷航怠W屛覀冊(cè)俅慰紤]電池的極性。想象一下電池位置有一個(gè)電阻;我們可以通過(guò)在左側(cè)畫(huà)正極性、在右側(cè)畫(huà)負(fù)極性來(lái)表示電阻器的壓降,并且我們知道,這種方向表示當(dāng)我們沿著電流路徑移動(dòng)時(shí)電壓損失。電池具有相同的極性方向,因此它也代表電壓損失,在這種情況下是由二極管而不是電阻器引起的。
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