二极管箝位电路

二极管的钳位
二极管是一种用于电路中的半导体器件，具有只允许电流在一个方向
流动的特性。

而在实际使用中，为了正常的工作，需要正确连接二极
管的钳位。

一、二极管的结构
二极管通常由P型半导体和N型半导体制成。

其中，P型半导体中掺杂的杂质浓度较高，而N型半导体中掺杂的杂质浓度较低。

这使得二极
管的两端区别明显，分别为阳极和阴极。

二、钳位的分类
二极管的钳位分为三种：阳极、阴极和标记钳。

1.阳极（Anode）
由于P型半导体掺杂的杂质较多，因此在连接正电压时会吸引电子，
而电子会从N型半导体向P型半导体移动，从而形成电流的流动。

因此，阳极是二极管正极。

2.阴极（Cathode）
与阳极相反，阴极是掺杂杂质浓度较低的N型半导体。

在连接负电压时，电子会从P型半导体向N型半导体移动，形成电流的流动。

因此，阴极是二极管的负极。

3.标记钳（Marking）
标记钳通常是在二极管的外壳上留下的一个标记，目的是用于区分二极管的极性。

在连接二极管时，标记钳通常要与阳极相连。

三、正确连接二极管钳位的方法
1.判断二极管的极性，一般通过外壳上的标记钳。

2.将阳极连接到正极，将阴极连接到负极。

3.确保钳位良好的接触，避免接触不良的情况。

4.注意电路的电压和电流的大小，要保证二极管的额定电压和电流能够承受。

总之，正确连接二极管钳位非常重要，既能确保电路正常工作，也能避免损坏二极管。

因此，在连线前，一定要仔细学习二极管的各个钳位的含义和连接方法，并严格按照规定进行连接，保证电路的安全稳定运行。

欢迎光临实用电子技术网愿你在这里有所收获！实用电子技术网返回电子知识限幅与箝位电路一、限幅电路图一是二极管限幅电路，电路（a）是并联单向限同上电路，电路（b）是串联单向限幅电路；电路（C)是双向限幅电路，三种电路的工作原理相同，现以电路（C）说明：分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大，当Ui>E1时，D1导通，则Uo=E1；反之，当Ui<E2时，D2导通，则Uo=-E2;而当E2〈Ui<E1时，D1和D2截止，Uo随Ui而改变，故输出波如图（C）所示。

按式R=来选限流电阻。

例如设二极管D的Rf=200欧及Rr=500千欧，可算得R≈10千欧，E1、E2可按要求限幅电平来选取，但要考虑二极管的正向压降（硅管约为0.6伏，锗管约为-0.3伏）的影响。

图一、二极管限幅电路二、箝位电路箝位的作用是使信号的起始电平固定在某个数值上，以图二说明：当电路输入一矩形波信号Ui。

若无D时，Ui中的直流分量U被C隔开，只有交流分量传至输出端，使用输出信号失去直流分量而改变了起始电平，用了箝位二极管D后，当Ui=E时，D截止，C充电，因时间常数RC很大，所以输出Uo稍微下降了△U；当Ui突然变至零时，D导通；C经D很快放电，输出从-△U很快趋于零，因此输出信号被D箝位于零起始电平，也可以说，恢复了直流分量。

图二、二极管箝位电路图三、任意电平箝位电路 箝位电路可以把信号箝位于某一固定电平上，如图三（a）电路，当输入Ui=0期间，D截止，Uo=-Eo；而当输入Ui突变到Um瞬间，电容C相当短路，输出Uo由-Eo突变至Um，这时D截止，C经R及Eo充电，但充电速度很慢，使Uo随C充电稍有下降；当Ui从Um下降为零瞬间，Uo也负跳幅值Um，此时D导通，C放电很快，因此输出信号起始电平箝位于-Eoo同理，电路（b）的输出信号箝位于Eoo值得注意的是，箝位电路不仅使输出信号的起始电平箝位于某一电平，而且能使输出信号的顶部电平箝位于某一数值，电路元件估算公式如下：-------------------------------------------------式一式中：Rf、Rr为二极管正向、反向电阻。

二极管箝位型一字型三电平
二极管箝位型一字型三电平是一种特殊的电路拓扑结构，用于实现三电平交流电压的转换和控制。

它由两个二极管和两个开关器件（例如晶闸管或IGBT）组成。

在二极管箝位型一字型三电平电路中，两个二极管被放置在逆并联的位置上，形成了一个箝位结构。

两个开关器件与箝位结构并联连接，一个连接至箝位结构的一端，另一个连接至箝位结构的另一端。

当输入交流电压施加在箝位型一字型三电平电路上时，两个开关器件的工作状态会进行调节，以实现三个不同的输出电平。

具体来说，当输入电压为正值时，一个开关器件导通，将输入电压箝位至高电平；当输入电压为负值时，另一个开关器件导通，将输入电压箝位至低电平；当输入电压为零时，两个开关器件都断开，输入电压保持在中间电平。

通过控制开关器件的导通和断开，可以实现对输出电压的精确控制和调节。

这种电路结构常用于三电平逆变器或者交流电机驱动等应用中，可以有效地降低电压谐波和减少电机振动。

总之，二极管箝位型一字型三电平电路是一种灵活可控的电路结构，用于实现三电平交流电压的转换和控制。

二极管钳位
二极管钳位，又称二极管夹，是电子工具的一种，主要用于在电路中
改变通断状态。

一般它是由一个钩子和另一端的夹住棱角的部分组成，可
以有效的夹住二极管的表面。

另外，它还可以用于检查半导体元件的状态，在测试和维修时，可以短接电路以测量电压和电流，或者在制作复杂的电
路时，可以有效地插入电路。

它拥有良好的抓取力，可以无痕拆卸，可以
有效的保护二极管，并带有防静电层，可以有效防止火花对二极管造成伤害。

如下图 1 蓝色框内是二极管钳位电路的一般结构，多见于芯片输入端。

当然还有专门的开关二极管，如下图 2 红色框内所示。

本文主要针对此类型的二
极管电路做一些简单介绍。

图 1 mcu内部IO结构处的保护二极管
图 2 常见的几种开关二极管
电路作用：实现二极管对异常电压的钳位作用，保护后级输入。

实现原理：如下图 3 是用LTspice进行仿真的图形，D1，D2是肖特基二极管，其正向导通压降Vf在0.7V左右。

V1是电源，模拟单片机供电电源，V2是输入信号源。

当输入信号V2大于3.3+Vf时，肖特基二极管D1导通，此时OUT端电压被钳位在3.3+Vf，因此在4V左右；当输入信号V2小于Vf时，肖特基二极管D2导通，此时OUT端电压被钳位在-Vf，因此在-0.7V左右。

图 3 LTspice仿真原理图
分别对如上两种方式仿真，结果如下图所示：，可以看到V2=5V时，OUT 端在3.95V左右，V2=-5V时，OUT端在690mV左右。

图 4 输入信号源V2=5V时的仿真结果
图 5 输入信号源V2=-5V时的仿真结果。

二极管中点钳位型三电平结构
二极管中点钳位型三电平结构是一种电路设计中常用的结构，它常用于功率变
换电路中。

这种结构可以提供更高的电压转换效率和更低的电流谐振噪声。

在二极管中点钳位型三电平结构中，主要由两个二极管和一个电容组成。

其中，两个二极管分别置于输入端和输出端，并通过电容连接在一起。

该电容的作用是提供负反馈，并且使得输出电压能够保持在指定的范围内。

这种结构的工作原理如下：当输入信号超过设定的阈值电压时，第一个二极管
会开始导通，使得电容开始充电；而当输入信号低于阈值电压时，第二个二极管会导通，使得电容开始放电。

通过这种方式，电容的电压在一个合适的范围内维持稳定。

使用二极管中点钳位型三电平结构的一个重要优点是能够提供更高的电压转换
效率。

这是因为在正半周期和负半周期，二极管会导通，使得电容能够充电和放电，减小了能量损耗。

此外，这种结构还具有更低的电流谐振噪声，因为在电容的帮助下，输出电流能够保持在更稳定的范围内。

在实际应用中，二极管中点钳位型三电平结构常用于高性能功率变换器、直流
电-直流电转换器和电能变换器等领域。

它可以在保证稳定输出的同时，提升电路
的效率和减小噪声，从而满足不同应用的要求。

总之，二极管中点钳位型三电平结构是一种在电路设计中常用的结构，它能提
供高效率的电压转换和低噪声的输出特性。

在不涉及政治的情况下，我们可以继续探索这种结构在不同领域的应用和优化。

什么是二极管钳位电路？
所谓钳位，就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。

钳位电路
(1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。

(2)基本元件：二极管D、电容器C及电阻器R(直流电池VR)。

(3)类别：负钳位器与正钳位器。

(4)注意事项
D均假设为理想，RC的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。

任何交流讯号都可以产生钳位作用。

负钳位器
(1)简单型
工作原理
Vi正半周时,DON,C充电至V值,Vo=0V。

Vi负半周时，DOFF，Vo=-2V。

(2)加偏压型
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)图或-V1(b)图。

Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=VC+Vi(负半周)=2V。

几种二极管负钳位器电路比较
正钳位器
(1)简单型
工作原理
Vi负半周时，DON，C充电至V值(左负、右正)，Vo=0V。

Vi正半周时，DOFF，Vo=VC+Vi(正半周) =2V。

(2)加偏压型
判断输出波形的简易方法
1. 由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。

2 .由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为
，则波形必须向上移动;若二极管的方向为
，则波形必须往下移动。

3 决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。

几种二极管正钳位器电路比较。

有源钳位正激电路工作原理
有源钳位正激电路是由两个二极管组成的，二极管的反向恢复时间与二极管的反向恢复时间相等，因此在反向恢复时间内，二极管承受反向电压，使二极管两端的电压很低。

当开关管处于开通状态时，电流从零开始上升，二极管承受很高的正向压降，它在开通阶段将会有很高的反向恢复电流。

如果二极管的导通时间较长时，就会出现反向饱和，而使电流在短时间内上升到很高的数值。

因此有源钳位正激电路中通常使用一个箝位二极管。

在这种电路中，由于两个二极管所承受的反向电压都是很高的，因此它们承受的峰值电压也是很高的。

在一个周期内，如果第一个二极管上流过很大的正向电流，而第二个二极管上流过较小的正向电流，则它们将会有一个峰值电压。

当它们同时达到这个峰值电压时，这两个二极管就会被击穿。

有源钳位正激电路中最常见的钳位二极管是CJ1 (或CJ2)和CJ3 (或CJ4)。

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二极管中点钳位型三电平结构二极管中点钳位型三电平结构在电力电子领域，二极管中点钳位型三电平结构是一种重要的电路拓扑结构。

它在工业领域得到广泛应用，尤其在高功率电力转换器中起着至关重要的作用。

本文将从简单到复杂、由浅入深地介绍二极管中点钳位型三电平结构的原理、特点以及应用。

1. 什么是二极管中点钳位型三电平结构二极管中点钳位型三电平结构是一种特殊的多电平电压输出结构，可以通过控制开关管的导通与断开来实现不同电压级别的输出。

它由两个独立的能力相等、反向导通型的开关二极管组成，中点与系统的负极相连并接地。

这样设计的优势在于可以实现更低的开关损耗和更高的功率传递效率，同时减小对传感器和驱动电路的要求。

2. 二极管中点钳位型三电平结构的工作原理二极管中点钳位型三电平结构的工作原理基于电压的分段输出。

当两个开关管同时导通时，电压输出至最高级别；当两个开关管均断开时，电压输出至最低级别；而当一个开关导通、另一个开关断开时，电压在两级之间变化。

借助这种电压级别的变化，可以实现电力转换器的输出电压的调节和控制。

3. 二极管中点钳位型三电平结构的特点和优势二极管中点钳位型三电平结构具有以下特点和优势：- 较低的开关损耗：由于中点钳位结构，二极管承担了大部分的负载电压，从而减小了开关管的负载电压并降低了开关损耗。

- 高效率：通过减小电流进行分段输出，可以有效降低功率损耗，从而提高转换效率。

- 减小谐波失真：采用三电平结构可以减小谐波含量，提高转换器质量。

- 稳定性强：由于三电平结构可以提供更平滑的输出电压，因此转换器的稳定性较高。

- 适应性强：二极管中点钳位型三电平结构可以适应不同功率级别的电力转换器，并且具有较强的抗干扰能力。

4. 二极管中点钳位型三电平结构的应用二极管中点钳位型三电平结构广泛应用于各类电力电子设备，特别是高功率电力转换器中的应用。

它可以用于电力传输系统、电力变换设备以及直流输电系统等。

在交流/直流或者直流/交流的转换中也有着重要的应用价值。

钳位二极管的工作原理钳位二极管是一种特殊的二极管，它具有特殊的工作原理和应用场景。

在理解钳位二极管的工作原理之前，首先我们需要了解一些基本的二极管知识。

二极管是一种具有两个电极的电子元件，常用于电路中的整流和开关等功能。

它由P型半导体和N型半导体组成，两种半导体之间形成的结被称为P-N结。

P型半导体中的载流子主要是电子，而N型半导体中的载流子主要是空穴。

在P-N结中，由于P型半导体的电子和N型半导体的空穴发生复合，形成一个电势垒，阻止了电流的反向流动。

当施加正向偏置电压时，电子从N型半导体流入P型半导体，空穴从P型半导体流入N型半导体，形成电流。

而当施加反向偏置电压时，电子和空穴受到电势垒的阻止，电流无法形成。

而钳位二极管则是在二极管的基础上发展而来的一种特殊类型。

它的工作原理与普通二极管类似，但是在正向偏置电压下，它能够将电压稳定在一个特定的值上。

这个特定的电压被称为钳位电压，是钳位二极管的一个重要参数。

钳位二极管的工作原理主要依赖于PN结和金属-半导体接触之间的物理特性。

在正向偏置电压下，当电子和空穴进入PN结时，它们会与PN结内的材料发生复合。

这种复合过程会产生热量，使得PN 结温度升高。

当温度升高到一定程度时，PN结的物理特性会发生变化，导致电流的变化。

钳位二极管能够利用这种温度变化来实现电压的稳定。

具体来说，当正向偏置电压施加在钳位二极管上时，电流会通过PN结，并且会产生热量。

这些热量会导致PN结温度的升高，而PN结的温度升高会使得钳位二极管的电阻发生变化。

当温度升高到一定程度时，钳位二极管的电阻会发生急剧变化，从而限制电流的增加。

这样，在达到一定的温度后，钳位二极管的电阻会自动调整，使得电压稳定在一个特定的值上。

这个特定的值就是钳位电压。

钳位二极管的钳位电压是由其材料和结构决定的，通常可以通过选择不同的材料和工艺来实现不同的钳位电压。

钳位二极管广泛应用于电路中的电压稳定和保护功能，例如用于限制电压峰值、稳定信号波形等。