Circuito de diodo con voltaje variable

Utilizando el modelo de diodo simplificado (Vf fijo de 0.7 voltios, por ejemplo), puede ver que hay dos situaciones posibles : la conducción del diodo y la conducción del diodo. Cuando el diodo no está conduciendo, reemplácelo con un circuito abierto y analícelo fácilmente.

Cuando el diodo está conduciendo, reemplácelo con una fuente de voltaje de Vf, y el análisis no es mucho más difícil.

Debería ser fácil ver que el diodo comienza a conducir cuando el voltaje directo es exactamente igual a Vf sin que lo haga, por lo que el primer análisis le dará ese punto. Dado que no hay corriente, el voltaje en R2 es 0 y la ecuación es solo Vf = Vi * 6/7.

Así que tienes:

caso 1: Vo = f (Vi) válido para Vi < = 7/6 * Vf

caso 2: Vo = f '(Vi) válido para Vi > = 7/6 * Vf

Si su voltaje de entrada es siempre > 1V es posible que solo tengas que lidiar con una situación.

Sustituya D1 con un diodo ideal en serie con una fuente de voltaje.

Luego usa la superposición. Esto solo es válido para voltajes superiores a Vth.

Aquí tiene algunas opciones para el diodo al conducir , en orden creciente de precisión (no necesariamente esfuerzo):

1. Modelo de voltaje constante. Suponga que el voltaje a través de él es un voltaje constante \ $ V_f \ $. Es decir, cuando el diodo está conduciendo hacia delante, asuma que es una fuente de voltaje con un ánodo = terminal positivo. Este modelo solo es válido para un cierto rango de corrientes \ $ I_D \ $ en el que se midió \ $ V_f \ $ (a menudo especificado en la hoja de datos). A menudo estimamos que un diodo de silicio tiene un voltaje directo de aproximadamente 0.5 a 0.7V (dependiendo de las corrientes; hasta 1.2V para corrientes altas), y un diodo schottkey de aproximadamente 0.3V.

2. Estime la corriente a través del diodo, y use el gráfico V-to-I en la hoja de datos del diodo para encontrar el voltaje a través del diodo para esa corriente específica. Supongamos que el modelo de voltaje constante utiliza este valor de voltaje. Esto es útil cuando el \ $ V_f \ $ especificado en la hoja de datos es para una corriente muy diferente de lo que realmente verá, pero las corrientes que espera en el circuito permanecen en un rango pequeño. (O cuando la precisión no importa demasiado, pero desea que sea sencillo.)

3. Haga un análisis manual con el símbolo \ $ V_D (I_D) \ $ (voltaje de diodo en función de la corriente del diodo). Use métodos de análisis numérico, junto con el gráfico V-to-I en la hoja de datos del diodo, para resolver las ecuaciones del circuito. Es posible que pueda encontrar una manera de implementar el método secante utilizando el gráfico. O puede hacer algo como adivinar \ $ V_D \ $ (por ejemplo, 0.6V), obtener \ $ I_D \ $ del gráfico, volver a calcular \ $ V_D \ $ a partir de las ecuaciones analizadas a mano, etc. Después de algunas iteraciones, descubra que esto converge.

4. Igual que 3, pero ajusta la gráfica a la ecuación del diodo Shockley . Entonces, también tiene la opción de usar un software para resolver el circuito por usted y también abrir el método de Newton-Raphson, en lugar de tener que trabajar a mano. Esto también le abre el análisis de la mano; por lo general, esto termina siendo un conjunto de ecuaciones trascendentales que no se pueden resolver a mano sin introducir una nueva función, por lo que termina haciendo el método iterativo del # 3 con dos ecuaciones en lugar de una ecuación y un gráfico.

5. Use un simulador de circuito y cargue el modelo SPICE para el diodo que está usando.

Nota al margen: si está interesado en modelar con mayor precisión el diodo en polarización inversa, considere que pierde una corriente constante (es decir, es una fuente de corriente constante). La corriente de fuga inversa también se puede encontrar en la hoja de datos.