2.2.2 二极管的妙用

1.用于保护

我们先来看看图2.28，按键SB1前面是24V电压，而后面的电路电压是5V，从电路上看如果没有二极管VD1的话，电路也是可以工作的，但为何还要使用呢？如果没有这个二极管VD1，晶体管VT1损坏后可能会出现B-C极间短路，那么24V电压就会通过R3、R1与5V相连。如果5V所连接的电路里有电压敏感的元件，那么就可能造成损坏。增加了VD1后，24V的电压就没有流入5V的电源的可能，起到保护作用。

再来看图2.29，二极管VD1的左边是单片机控制电压，电压范围是0～5V，如果MOS管VT1损坏，在没有VD1的情况下，24V电压就有可能通过VT2、R1进入单片机，有损坏单片机的可能，加了隔离二极管VD1，就可以避免这种情况的发生。除此之外，它还可以隔离后面电路对前面电路的干扰，有一举两得的功效。这里的隔离二极管可以用管压降较小的肖特基二极管，如1N5819等。

2.用于降压

因为二极管在导通后，有一定的管压降，可以利用这个特性来降压。比如，手机锂电池一般在充满的时候可达4.2V，如果用来为3.6V设备供电就会有问题，但采用降压电路会比较麻烦。在电流不大、要求不太严格的情况下，在电路上串联一只管压降为0.7V左右的二极管（如1N4007，不要用1N5819一类管压降小的肖特基二极管），即可使其电压符合要求。

3.用于实现逻辑控制

如图2.30所示控制电路（只是部分电路）。这里需要实现的是，继电器J1～J4依次吸合，J1吸合后，J2吸合，但J2吸合后J1不能释放，也就是后面的继电器吸合后，前面的必须处于吸合状态，依此类推。在实际使用过程中发现，继电器J1～J4是由ULN2003驱动，并由单片机P10～P13口进行控制。P10～P13为高电平时，Dr1～Dr4为低电平，对应继电器J1～J4吸合，一旦单片机异常，就有可能不按上面所述顺序吸合，导致后面的继电器吸合后，前面的还有可能处于释放状态，从而造成变压器匝间短路（变压器部分未画出）。

为了解决上述问题，按照图2.31所示电路连接，利用二极管VD1～VD7解决了这个问题。P10为高电平时，Dr1为低电平，J1吸合，此时由于VD7的存在，不会导致J2的吸合。P11为高电平时，Dr2为低电平，J2吸合，由于二极管VD7的存在，无论Dr1是何电平，通过VD7都会使继电器J1吸合。接下来就是P12为高电平，Dr3为低电平，J3吸合，由VD6、VD7将J1、J2强制在低电平而导通。依此类推，只要后面的继电器吸合，前面的都会吸合。

由于单片机在复杂的电磁环境更容易受到干扰，单片机与这里的二极管逻辑控制比较起来，二极管组成的电路可靠得多。这个电路实际使用时效果很好。

4.用于隔离

在图2.32所示电路中，二极管VD起整流的作用，同时也起隔离作用的，如果没有二极管VD，那么在停电后，电容C（大容量的法拉电容）上充的电将会通过变压器的二次侧放掉，而不能将C上储存的电能供发光二极管发光用，二极管VD在这里也起到了隔离的作用。

图2.33是一个磁耦隔离电路。这个电路使用没有问题，但将这个电路扩充使用后（见图2.34）就出问题了。可以看出图2.34是一个单片机与多个单片机的隔离通信。初看应该没有问题，它和平时的单片机一样，除了加了隔离，并没有稀奇之处。可是只有单片机1发送数据其他单片机可以收到，但其他单片机发送数据，单片机1收不到。将磁耦隔离芯片取下，直接连通，通信是正常的，那么问题就出在隔离芯片上。由于图2.33是正常的，可以得出，一对一是没有问题的，是因为并联Rxd与Txd造成的，于是按照图2.35所示连接后（记住要加上拉电阻）即恢复正常了，这就是二极管的隔离作用。

5.用于钳位

在图2.36中，由于VD1、VD2的存在，输入IN的电压幅值如果在通过电阻R1后大于两个二极管的管压降之和，二极管就会导通，将电压钳制在两个管压降的范围内，从而保护后面的电路，但在发生钳位时波形会失真。正常情况时，不应该出现这种钳位的情况，它只用在输入IN超限的情况。一般在与其他外来设备连接时，需要考虑这一点，但在内部设计时就要尽量避免出现这种情况。

6.极性保护

一个设备如果由第三方电源供电，特别是有可能由用户连接电源时，如果极性接反，将损坏后面的电路，这时加个二极管就可以避免这种情况的发生，如图2.37与图2.38所示。图2.37的缺点是，二极管接反了后面的电路就没电，必须得反过来接才成，这时可以用图2.38所示电路。图2.38电路也是电话机中采用的极性保护方式。