二极管温度补偿电路及故障处理

出处:面包板 发布于:2021-01-22 14:51:38

  二、二极管温度补偿电路及故障处理

  众所周知,PN结导通后有一个约为0.6V(指硅材料PN结)的压降,同时PN结还有一个与温度相关的特性:PN结导通后的压降基本不变,但不是不变,PN结两端的压降随温度升高而略有下降,温度愈高其下降的量愈多,当然PN结两端电压下降量的  对于0.6V而言相当小,利用这一特性可以构成温度补偿电路。如图9-42所示是利用二极管温度特性构成的温度补偿电路。

  “图9-42图9-42 二极管温度补偿电路

  对于初学者来讲,看不懂电路中VT1等元器件构成的是一种放大器,这对分析这一电路工作原理不利。在电路分析中,熟悉VT1等元器件所构成的单元电路功能,对分析VD1工作原理有着积极意义。了解了单元电路的功能,一切电路分析就可以围绕它进行展开,做到有的放矢、事半功倍。

  1.需要了解的深层次电路工作原理

  分析这一电路工作原理需要了解下列两个深层次的电路原理。

  (1)VT1等构成一种放大器电路,对于放大器而言要求它的工作稳定性好,其中有一条就是温度高低变化时三极管的静态电流不能改变,即VT1基极电流不能随温度变化而改变,否则就是工作稳定性不好。了解放大器的这一温度特性,对理解VD1构成的温度补偿电路工作原理非常重要。

  (2)三极管VT1有一个与温度相关的不良特性,即温度升高时,三极管VT1基极电流会增大,温度愈高基极电流愈大,反之则小,显然三极管VT1的温度稳定性能不好。由此可知,放大器的温度稳定性能不良是由于三极管温度特性造成的。

  2.三极管偏置电路分析

  电路中,三极管VT1工作在放大状态时要给它一定的直流偏置电压,这由偏置电路来完成。电路中的R1、VD1和R2构成分压式偏置电路,为三极管VT1基极提供直流工作电压,基极电压的大小决定了VT1基极电流的大小。如果不考虑温度的影响,而且直流工作电压 V的大小不变,那么VT1基极直流电压是稳定的,则三极管VT1的基极直流电流是不变的,三极管可以稳定工作。

  在分析二极管VD1工作原理时还要搞清楚一点:VT1是NPN型三极管,其基极直流电压高,则基极电流大;反之则小。

  3.二极管VD1温度补偿电路分析

  根据二极管VD1在电路中的位置,对它的工作原理分析思路主要说明下列几点:

  (1)VD1的正极通过R1与直流工作电压 V相连,而它的负极通过R2与地线相连,这样VD1在直流工作电压 V的作用下处于导通状态。理解二极管导通的要点是:正极上电压高于负极上电压。

  (2)利用二极管导通后有一个0.6V管压降来解释电路中VD1的作用是行不通的,因为通过调整R1和R2的阻值大小可以达到VT1基极所需要的直流工作电压,根本没有必要通过串入二极管VD1来调整VT1基极电压大小。

  (3)利用二极管的管压降温度特性可以正确解释VD1在电路中的作用。假设温度升高,根据三极管特性可知,VT1的基极电流会增大一些。当温度升高时,二极管VD1的管压降会下降一些,VD1管压降的下降导致VT1基极电压下降一些,结果使VT1基极电流下降。由上述分析可知,加入二极管VD1后,原来温度升高使VT1基极电流增大的,现在通过VD1电路可以使VT1基极电流减小一些,这样起到稳定三极管VT1基极电流的作用,所以VD1可以起温度补偿的作用。

  (4)三极管的温度稳定性能不良还表现为温度下降的过程中。在温度降低时,三极管VT1基极电流要减小,这也是温度稳定性能不好的表现。接入二极管VD1后,温度下降时,它的管压降稍有升高,使VT1基极直流工作电压升高,结果VT1基极电流增大,这样也能补偿三极管VT1温度下降时的不稳定。

  4.电路分析细节说明

  电路分析的细节说明如下。

  (1)在电路分析中,若能运用元器件的某一特性去合理地解释它在电路中的作用,说明电路分析很可能是正确的。例如,在上述电路分析中,只能用二极管的温度特性才能合理解释电路中VD1的作用。

  (2)温度补偿电路的温度补偿是双向的,即能够补偿由于温度升高或降低而引起的电路工作的不稳定性。

  (3)分析温度补偿电路工作原理时,要假设温度的升高或降低变化,然后分析电路中的反应过程,得到正确的电路反馈结果。在实际电路分析中,可以只设温度升高进行电路补偿的分析,不必再分析温度降低时电路补偿的情况,因为温度降低的电路分析思路、过程是相似的,只是电路分析的每一步变化相反。

  (4)在上述电路分析中,VT1基极与发射极之间PN结(发射结)的温度特性与VD1温度特性相似,因为它们都是PN结的结构,所以温度补偿的结果比较好。

  (5)在上述电路中的二极管VD1,对直流工作电压 V的大小波动无稳定作用,所以不能补偿由直流工作电压 V大小波动造成的VT1管基极直流工作电流的不稳定性。

  5.故障检测方法和电路故障分析

  这一电路中的二极管VD1故障检测方法比较简单,可以用万用表欧姆档在路测量VD1正向和反向电阻大小的方法。

  当VD1出现开路故障时,三极管VT1基极直流偏置电压升高许多,导致VT1管进入饱和状态,VT1可能会发烧,严重时会烧坏VT1。如果VD1出现击穿故障,会导致VT1管基极直流偏置电压下降0.6V,三极管VT1直流工作电流减小,VT1管放大能力减小或进入截止状态。


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