深度剖析二极管开关电路：原理、故障处理全攻略

出处：网络整理发布于：2025-06-13 15:30:42 | 111 次阅读

在电子电路领域，开关电路是实现各种功能的基础组成部分。它广泛应用于我们日常生活的各个方面，比如家庭照明电路中的开关，以及各类民用电器的电源开关等。开关电路主要分为两大类，一类是机械式开关，它采用机械式的开关件作为电路中的；另一类则是电子开关，这类开关不使用机械式开关件，而是采用、三极管等器件来构成开关电路。接下来，我们将重点介绍二极管开关电路及其故障处理方法。

1. 开关特性说明

开关二极管与普通二极管一样，都具有 PN 结结构。不过，开关二极管对开关特性有更高的要求。当给开关二极管加上正向电压时，它会处于导通状态，这就相当于开关处于通态；而当加上反向电压时，二极管处于截止状态，相当于开关的断态。二极管正是通过导通和截止这两种状态来完成开与关的功能。
为了使开关二极管的性能更优，通过特殊的制造工艺，让其开关特性更好，具体表现为开关速度更快、PN 结的结电容更小、导通时的内阻更小，以及截止时的电阻很大。以下是开关时间概念的详细说明：

时间概念	说明
开通时间	二极管从截止状态转变为导通状态所需的时间
关断时间	二极管从导通状态转变为截止状态所需的时间

2. 典型二极管开关电路工作原理

二极管构成的电子开关电路形式丰富多样。下面我们以一种常见的二极管开关电路为例，来深入分析其工作原理。

通过观察这个电路，我们可以从以下几个方面来熟悉电路，以便更好地分析其工作原理：

了解单元电路功能：从电路中可以看到，电感 L1 和电容 C1 并联，这显然构成了一个 LC 并联谐振电路，这是该单元电路的基本功能。明确这一点后，我们就能知道电路中的其他元器件应该是围绕这个基本功能的辅助元件，它们起到对电路基本功能进行扩展或补充的作用。按照这个思路，我们就能更方便地分析电路中各个元器件的作用。
分析电路结构：C2 和 VD1 构成串联电路，然后再与 C1 并联。从这种电路结构我们可以判断，C2 和 VD1 这个支路的作用是通过该支路来改变与电容 C1 并联后的总容量大小。因为 C2 和 VD1 支路与 C1 并联后，总电容量发生了改变，进而与 L1 构成的 LC 并联谐振电路的振荡频率也会改变。所以，这是一个能够改变 LC 并联谐振电路频率的电路。

关于二极管电子开关电路的分析思路，有以下几点需要说明：

串联电路特性：在电路中，C2 和 VD1 串联。根据串联电路的特性，C2 和 VD1 要么同时接入电路，要么同时断开。如果只是单纯地需要 C2 并联在 C1 上，完全可以直接将 C2 并联在 C1 上。但这里串入了二极管 VD1，这说明 VD1 控制着 C2 的接入与断开。
二极管的开关方式：根据二极管的导通与截止特性，当需要 C2 接入电路时，让 VD1 导通；当不需要 C2 接入电路时，让 VD1 截止。二极管的这种工作方式就称为开关方式，这样的电路也就被称为二极管开关电路。
电压控制：二极管的导通与截止需要电压来控制。在这个电路中，VD1 的正极通过电阻 R1、开关 S1 与直流电压 V 端相连，这个电压就是二极管的控制电压。
开关的作用：电路中的开关 S1 用来控制工作电压 V 是否接入电路。通过 S1 开关电路，我们可以更清晰地确认二极管 VD1 工作在开关状态下，因为 S1 的开、关直接控制了二极管的导通与截止。

在上述两种状态下，由于 LC 并联谐振电路中的电容不同，一种情况只有 C1，另一种情况是 C1 与 C2 并联。在电容量不同的情况下，LC 并联谐振电路的谐振频率也会不同。所以，VD1 在电路中的真正作用是控制 LC 并联谐振电路的谐振频率。
关于二极管电子开关电路分析的细节，还有以下两点需要注意：

开关件对电路分析的影响：当电路中有开关件时，我们可以以该开关接通和断开这两种情况为例，分别对电路的工作状态进行分析。所以，电路中出现开关件能为我们分析电路提供清晰的思路。
谐振信号对二极管的影响：LC 并联谐振电路中的信号会通过 C2 加到 VD1 的正极上。但是，由于谐振电路中的信号幅度比较小，所以加到 VD1 正极上的正半周信号幅度也很小，不足以使 VD1 导通。

3. 故障检测方法和电路故障分析

中开关二极管时，我们可以按照以下方法进行。如图所示是检测时的接线示意图：

在开关接通时，测量二极管 VD1 两端的直流电压降，正常情况下应该为 0.6V。如果测量值远小于这个电压值，说明 VD1 可能短路；如果远大于这个电压值，则说明 VD1 可能开路。另外，如果没有明显发现 VD1 出现短路或开路故障时，我们还可以用万用表的欧姆档测量它的正向电阻，正常情况下正向电阻应该很小，否则正向电阻大也会影响电路的正常工作。
如果这一电路中开关二极管开路或短路，都会导致无法进行振荡频率的调整。当开关二极管开路时，电容 C2 不能接入电路，此时振荡频率会升高；而当开关二极管短路时，电容 C2 始终接入电路，此时振荡频率会降低。