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  • 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理-穩(wěn)壓管經(jīng)典應用電路分析
    • 發(fā)布時間:2020-10-28 18:15:41
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    穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理-穩(wěn)壓管經(jīng)典應用電路分析
    一、什么是穩(wěn)壓二極管
    1、穩(wěn)壓管簡介
    穩(wěn)壓管二極管的一種,它比較特殊,基本結構與普通二極管一樣,也有一個PN結。由于制造工藝的不同,當這種PN結處于反向擊穿狀態(tài)時,PN結不會損壞(普通二極管的PN結是會損壞),在穩(wěn)壓二極管用來穩(wěn)定電壓時就是利用它的這一擊穿特性。一般二極管反向電壓超過其反向耐壓值時會被擊穿而損壞,但是穩(wěn)壓二極管在承受反向電壓達到穩(wěn)壓值時,反向電流急劇增大。只要反向電流值不超過允許的最大電流,就可以正常工作,它的反向伏安特性曲線較陡、線性度很好。
    穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理
    2、穩(wěn)壓管工作原理
    如下圖是穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線圖,當電壓大達到穩(wěn)壓值Uz時,曲線很陡,說明流過穩(wěn)壓二極管的電流在大小變化時,穩(wěn)壓二極管兩端的電壓大小基本不變,也就是說在在一定電壓范圍內(nèi),隨著流過穩(wěn)壓二極管的電流變化,穩(wěn)壓二極管兩端電壓大小基本保持不變,這就是穩(wěn)壓二極管的工作原理,它利用的是它的反向工作特性。
    穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理
    3、穩(wěn)壓管主要參數(shù)
    ①穩(wěn)定電壓Uz:穩(wěn)壓管反向擊穿后穩(wěn)定工作時的電壓值稱為穩(wěn)定電壓;②穩(wěn)定電流Iz:穩(wěn)壓管反向擊穿后穩(wěn)定工作時的反向電流稱為穩(wěn)定電流。穩(wěn)壓管允許通過的最大反向電流稱為最大穩(wěn)定電流,使用穩(wěn)壓管時,工作電流不能超過,一般按大于2倍輸出電壓來設計;③動態(tài)電阻Rz:穩(wěn)壓管在反向擊穿的曲線工作時,電壓變化量△Uz與電流變化量△I之比稱為動態(tài)電阻,動態(tài)電阻越小說明穩(wěn)壓性能越好;④額定功耗Pz:由芯片允許溫升決定,它的額定值為穩(wěn)定電壓Uz和允許最大電流Iz的乘積。
    ⑤溫度系數(shù)α:穩(wěn)壓管的溫度變化會導致穩(wěn)定電壓發(fā)生微小變化,因此溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是溫度系數(shù),溫度系數(shù)越小越好,說明穩(wěn)壓管受溫度影響很小。
    二、穩(wěn)壓二極管應用
    穩(wěn)壓二極管由于具有穩(wěn)壓作用,因此在很多電路當中均有應用,廣泛用在穩(wěn)壓電源、電子點火器、直流電平平移、限幅電路、過壓保護電路、補償電路等當中。
    1、穩(wěn)壓電路
    如下圖是阻容降壓電路圖,當負載RL電流增大時,電阻R2上的壓降增大,負載電壓隨之降低,但是,只要穩(wěn)壓管兩點電壓稍有下降,穩(wěn)壓管電流就會顯著減小,使通過電阻R2的電流和電阻R2上的壓降基本不變,使得負載電壓也基本不變。負載電流減小時,穩(wěn)壓過程則與此過程相反。
    穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理
    2、過壓保護
    過壓有過高電壓和低電壓保護,如圖是低壓保護電路,避免負載長時間處于低壓狀態(tài)而端斷開電路,它利用的是穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓,一旦電源電壓VCC超過穩(wěn)壓管擊穿電壓時,那么穩(wěn)壓管就會導通,這時候觸點K吸合,繼電器接通,負載RL工作。當VCC電壓過低(沒有達到穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓值)時,觸點不動作,繼電器不會吸合。
    穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理
    3、溫度補償
    穩(wěn)壓二極管在溫度補償電路利用的是穩(wěn)壓二極管的溫度系數(shù),如下圖是用溫度互補型穩(wěn)壓二極管構成的穩(wěn)壓電路,采用互補型穩(wěn)壓二極管對于穩(wěn)壓要求較高的電路當中,特別是溫度對電壓的影響,這種具有溫度互補特性的穩(wěn)壓二極管內(nèi)部其實有兩只普通的穩(wěn)壓二極管,但是它們的溫度特性相反,當溫度升高或下降時,一只二極管的管壓降下降,另一只二極管的管壓降升高,這樣兩只二極管總的管壓降保持不變,起到到溫度補償作用。
    穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理
    4、限幅電路
    如下圖是反向比例電路,輸入信號加入反相輸入端,對于理想運放,該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為Vout=-R3/R1*Vin。為了防止放大器輸出電壓超過限定值,可增加穩(wěn)壓管限幅,使輸出的電壓峰值被限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值上。
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