用转向二极管进行电路保护

关键的外卖

• 了解什么是转向二极管。

• 探索转向二极管的应用。

• 学习一些转向二极管的设计技巧。

如果你不小心忘了关水龙头，而你的水槽被堵住了，会发生什么?好吧，很快你就会看到到处都是水，这可能并不奇怪，因为它的典型路径是受阻的。从本质上说，你会有一个巨大的混乱要处理，可能会想为什么你允许这种情况发生。

在电子学中，电流也会发生这种情况。然而，你得到的不是潮湿的地板，而是砰的一声，火花，和/或一股刺鼻的气味。那么，我们如何确保我们的电子设备不会发生这种情况呢?答案是一个转向二极管。

什么是转向二极管?

一个转向二极管被配置来控制电流的流动。

转向二极管并不是一种特殊的二极管。相反，这个术语描述的是一个二极管如何被用来引导或使电流远离它通常的路径。为了充分理解什么是导向二极管，让我们快速回到二极管的基础。

二极管是一种半导体pn结．在正向偏置配置中，阳极(P)加一个正电压，阴极(N)加一个负电压。当施加的电压超过必要的阈值时，硅二极管通常为0.7V，电流开始流动。

当阳极为负电压，阴极为正电压时，二极管称为反向偏置。当反向偏置时，不允许电流通过，损耗区域的电压增加。当反向偏置电压超过二极管的击穿电压时，P-N结被破坏，从而使电流流过被击穿的元件。

转向二极管利用了两者的优势正向偏差和反向偏差行为．转向二极管用于在特殊情况下为电流创建应急路径。在正常情况下，转向二极管被置于反偏置。

转向二极管的应用

在电子学中，你会发现转向二极管广泛用于保护组件免受瞬态事件，如浪涌和防静电．这些事件包括突然上升的电压和电流这可能会损坏引脚和半导体集成电路。转向二极管通常用于保护以太网，RS232/ RS485和I/O端口。

一个简单的原理图显示一个转向二极管。

上图展示了用于转向二极管的典型配置保护电路不受瞬变事件的影响．在正常情况下，D1和D2都是反偏的。当一个瞬态电压发生在接地连接器，D2激活，使其远离电路侧。

类似地，当连接器上的电压上升到Vcc以上时，D1被打开，将过多的电流从电路中分流出去。当电流被转移到Vcc时，存在电流流动和损坏其他组件的风险，这解释了额外放置齐纳二极管的原因。齐纳二极管将为过量电流从Vcc流向地面提供一条安全路径。

转向二极管阵列的设计提示

转向二极管阵列保护通信端口免受浪涌和ESD的影响。

而不是在每个连接器上放置一对二极管，你可以选择转向二极管阵列，可作为一个单一或紧凑的组件。它节省了空间，并且在保护电路方面同样有效，如果不是更有效的话。

当你保护高速通信接口时，一定要选择低电容的转向二极管。通常，导向二极管阵列引入不到2pf的通信迹线。低电容对于防止信号失真很重要。

在确保导向二极管阵列的有效性方面，位置也至关重要。二极管应该放在连接器和需要保护的元件之间。理想情况下，你会想把转向二极管阵列靠近连接器。这样做可以最大限度地减少在二极管开始传导之前流入元件的过量电流的风险。

如果您还没有在您的设计中添加转向二极管，您可以很容易地使用先进的PCB设计和分析软件．您可能会找到一个预构建组件快板的全面的组件库，它节省了您自己创建一个的时间。

如果你想了解更多关于Cadence如何为你提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈．