二極管開關電路及故障處理

開關電路是一種常用的功能電路，例如家庭中的照明電路中的開關，各種民用電器中的電源開關等。

在開關電路中有兩大類的開關：

(1)機械式的開關，采用機械式的開關件作為開關電路中的元器件。

(2)電子開關，所謂的電子開關，不用機械式的開關件，而是采用二極管、三極管這類器件構成開關電路。

1.開關二極管開關特性說明

開關二極管同普通的二極管一樣，也是一個PN結的結構，不同之處是要求這種二極管的開關特性要好。

當給開關二極管加上正向電壓時，二極管處于導通狀態(tài)，相當于開關的通態(tài);當給開關二極管加上反向電壓時，二極管處于截止狀態(tài)，相當于開關的斷態(tài)。二極管的導通和截止狀態(tài)完成開與關功能。

開關二極管就是利用這種特性，且通過制造工藝，開關特性更好，即開關速度更快，PN結的結電容更小，導通時的內(nèi)阻更小，截止時的電阻很大。

如表9-41所示是開關時間概念說明。

表6.19 開關時間概念說明

2.典型二極管開關電路工作原理

二極管構成的電子開關電路形式多種多樣，如圖9-46所示是一種常見的二極管開關電路。

圖9-46 二極管開關電路

通過觀察這一電路，可以熟悉下列幾個方面的問題，以利于對電路工作原理的分析：

(1)了解這個單元電路功能是第一步。從圖8-14所示電路中可以看出，電感L1和電容C1并聯(lián)，這顯然是一個LC并聯(lián)諧振電路，是這個單元電路的基本功能，明確這一點后可以知道，電路中的其他元器件應該是圍繞這個基本功能的輔助元器件，是對電路基本功能的擴展或補充等，以此思路可以方便地分析電路中的元器件作用。

(2)C2和VD1構成串聯(lián)電路，然后再與C1并聯(lián)，從這種電路結構可以得出一個判斷結果：C2和VD1這個支路的作用是通過該支路來改變與電容C1并聯(lián)后的總?cè)萘看笮?，這樣判斷的理由是：C2和VD1支路與C1上并聯(lián)后總電容量改變了，與L1構成的LC并聯(lián)諧振電路其振蕩頻率改變了。所以，這是一個改變LC并聯(lián)諧振電路頻率的電路。

關于二極管電子開關電路分析思路說明如下幾點：

(1)電路中，C2和VD1串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路特性可知，C2和VD1要么同時接入電路，要么同時斷開。如果只是需要C2并聯(lián)在C1上，可以直接將C2并聯(lián)在C1上，可是串入二極管VD1，說明VD1控制著C2的接入與斷開。

(2)根據(jù)二極管的導通與截止特性可知，當需要C2接入電路時讓VD1導通，當不需要C2接入電路時讓VD1截止，二極管的這種工作方式稱為開關方式，這樣的電路稱為二極管開關電路。

(3)二極管的導通與截止要有電壓控制，電路中VD1正極通過電阻R1、開關S1與直流電壓+V端相連，這一電壓就是二極管的控制電壓。

(4)電路中的開關S1用來控制工作電壓+V是否接入電路。根據(jù)S1開關電路更容易確認二極管VD1工作在開關狀態(tài)下，因為S1的開、關控制了二極管的導通與截止。

如表9-42所示是二極管電子開關電路工作原理說明。

表9-42 二極管電子開關電路工作原理說明

在上述兩種狀態(tài)下，由于LC并聯(lián)諧振電路中的電容不同，一種情況只有C1，另一種情況是C1與C2并聯(lián)，在電容量不同的情況下LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率不同。所以，VD1在電路中的真正作用是控制LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率。

關于二極管電子開關電路分析細節(jié)說明下列二點：

(1)當電路中有開關件時，電路的分析就以該開關接通和斷開兩種情況為例，分別進行電路工作狀態(tài)的分析。所以，電路中出現(xiàn)開關件時能為電路分析提供思路。

(2)LC并聯(lián)諧振電路中的信號通過C2加到VD1正極上，但是由于諧振電路中的信號幅度比較小，所以加到VD1正極上的正半周信號幅度很小，不會使VD1導通。

3.故障檢測方法和電路故障分析

如圖9-47所示是檢測電路中開關二極管時接線示意圖，在開關接通時測量二極管VD1兩端直流電壓降，應該為0.6V，如果遠小于這個電壓值說明VD1短路，如果遠大小于這個電壓值說明VD1開路。另外，如果沒有明顯發(fā)現(xiàn)VD1出現(xiàn)短路或開路故障時，可以用萬用表歐姆檔測量它的正向電阻，要很小，否則正向電阻大也不好。

圖9-47 檢測電路中開關二極管時接線示意圖

如果這一電路中開關二極管開路或短路，都不能進行振蕩頻率的調(diào)整。開關二極管開路時，電容C2不能接入電路，此時振蕩頻率升高;開關二極管短路時，電容C2始終接入電路，此時振蕩頻率降低。

4.同類電路工作原理分析