摘要：今天我们将通过钳位二极管与电容的组合设计，为你的电路打造一道"铜墙铁壁"。
A005 钳位二极管
电容的守护者：钳位二极管与稳压电路的实战解析
——从静电破坏到精密保护，揭秘电路中的"电压交警
为什么你的电路总在"冒烟"？
你是否遇到过这些场景？
- 电源插拔瞬间，单片机莫名其妙损坏；
- 继电器断开时，MOSFET被击穿；
- 触摸按键偶尔"发疯"，数值剧烈跳动...
这些问题的元凶，往往是一个隐形的杀手——电压尖峰！
今天我们将通过钳位二极管与电容的组合设计，为你的电路打造一道"铜墙铁壁"。
一、钳位二极管：电路世界的"电压交警"
1.1 什么是钳位二极管？
钳位二极管（Clamping Diode）是一种通过导通特性将电压限制在安全区间的保护器件，常见型号如1N4148（小信号）、1N5819（肖特基）等。其核心特性：
单向导电性：正向导通电压0.3V（肖特基）~0.7V（硅管）
快速响应：ns级反应速度，瞬间吸收尖峰
1.2 典型应用场景
场景作用电路位置I/O保护防止静电(ESD)损坏二极管接VCC/GND电感续流消除反电动势电感并联二极管信号整形限制幅值信号线串联RC+二极管二、钳位 vs 稳压：两大保护技术对比
2.1 钳位电路
在电子电路设计中，钳位就是限制某位置的电位，使其不大于参考端电压，该位置的电压是可调的。它是利用二极管的正向导通性进行工作的。
2.1 稳压电路
在电子电路设计中，稳压就是某位置的电压稳定在一个恒定值，电位是不变的。它是利用二极管的反向击穿特性来进行工作的。
三、深度拆解：钳位电路工作原理
3.1 齐纳二极管用作钳位二极管（过压保护电路）
电压低于12V三极管Q1截止，MOS管的G级被拉低，Q2导通
电压高于12V三极管Q1导通，MOS管的G级被拉高，Q2不导通
3.2，肖特基二极管用作钳位极管
电压钳位二极管常用来保护MCU的输入和输出端口，使用两个肖特基二极管作为钳位二极管，能有效防止GPIO被静电击穿。
当PIN脚电压≥VDD时，D1导通，PIN脚电压不能超过VDD+0.7V;
当PIN脚电压＜0V时，D2导通，PIN脚电压不能低于VDD-0.7V。
四、设计实战：打造你的专属钳位电路
4.1 正二极管钳位电路设计
正向电压（与标注电压方向相同）时，二极管导通，电压被钳位在开启电压，约0.7V。
负向电压（与标注电压方向相反）时，二极管截止，输出电压与输入电压相等。
4.2 负二极管钳位电路设计
正向电压（与标注电压方向相同）时，二极管导通，电压被钳位在开启电压，约0.7V。
负向电压（与标注电压方向相反）时，二极管截止，输出电压与输入电压相等。
4.3 两个半周期钳位电路设计
正向电压时，D1二极管导通，D2二极管截止，电压被钳位在开启电压，约0.7V。
负向电压时，D1二极管截止，D2二极管导通，电压被钳位在开启电压，约0.7V。
五、进阶技巧：当钳位遇见EMC
组合式保护：TVS+磁珠+钳位二极管构成π型滤波
汽车电子特殊设计：ISO7637标准要求使用双向TVS
高频电路处理：在二极管引脚串联2-5Ω电阻抑制振铃
结语：
让保护设计成为本能，一位资深工程师的忠告：
不要等到芯片冒烟时才想起保护电路，优秀的设计者会把钳位二极管当作电路中的'安全带'——你可以一辈子不用它，但必须时刻准备着。"
来源：智成新视界
