稳压二级管及其应用

稳压二级管及其应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44675198/article/details/143758083

1 稳压管的基本特性

1. 单向导电性

与普通二极管一样，稳压二极管在正向偏置时具有单向导电性。即当施加正向电压时，二极管导通，电流从正极流向负极。

2. 反向击穿特性

稳压二极管最重要的特性是在反向偏置状态下的击穿特性。当稳压二极管处于反向偏置且反向电压达到其击穿电压（通常称为齐纳电压或稳压电压）时，二极管进入击穿状态，此时电流迅速增加，但电压基本保持不变。这个击穿电压就是稳压二极管的标称稳压值。

3. 稳定的击穿电压

在击穿状态下，稳压二极管能够保持输出电压的稳定。无论反向电流如何变化，只要在其允许的范围内，稳压二极管的电压会始终维持在击穿电压附近。这使得它非常适合用于电压稳压和参考电压电路中。

4. 温度系数

稳压二极管的击穿电压会随温度变化。温度系数描述了稳压电压随温度变化的比例，单位通常是mV/℃。对于低于5V的稳压二极管，温度系数一般是负的（电压随温度升高而降低），而对于高于5V的稳压二极管，温度系数一般是正的（电压随温度升高而增加）。

5. 动态电阻

稳压二极管在其击穿区域内并不是理想的电压源，会存在一定的动态电阻。动态电阻表示二极管在击穿电压附近时电压随电流变化的速率。动态电阻越小，稳压效果越好，输出电压越稳定。

6. 最大耗散功率

稳压二极管有一个最大功耗限制，通常由制造商在规格参数中提供。超过这个功耗会导致二极管过热，可能会损坏器件。因此，在设计电路时，需要确保稳压二极管的工作电流和电压不会使其功耗超过额定值。

7. 电压范围

稳压二极管的稳压电压范围可以从几伏特到几十伏特。常见的稳压二极管有5.1V、9.1V、12V等。选择适当稳压值的二极管取决于电路的具体需求。

2 稳压管的主要参数

稳压管（齐纳二极管）的主要参数是用于描述其性能和使用范围的重要指标。设计电路时，正确理解和选择稳压管的参数非常关键。以下是稳压管的主要参数：

1. 稳压值（Vz）

• 稳压值是稳压管在反向击穿区域内能够保持稳定电压的值。
• 单位为伏特（V）。
• 该值通常在稳压管的击穿电压范围内，常见的稳压值有 5.1V、9.1V、12V 等。
• 根据电路的实际需求选择适合的稳压值。

2. 稳压精度

• 描述稳压管的实际稳压值与标称值的偏差，通常以百分比表示（例如 ±5%）。
• 精度越高，稳压效果越好。
• 在高精度应用中，如参考电压源，稳压精度尤为重要。

3. 动态电阻（Rz）

• 动态电阻表示稳压管在击穿区域内，输出电压随着反向电流变化的敏感程度。
• 定义为：
  其中
  是稳压管电压的变化量，
  是流过稳压管电流的变化量。
• 动态电阻越小，稳压管的稳压效果越好，输出电压越稳定。

4. 击穿电压范围

• 稳压管的击穿电压范围是指其稳压值（Vz）所能工作的电压范围。
• 例如，标称 12V 的稳压管可能在 11.4V～12.6V 范围内击穿。
• 稳压管必须工作在其击穿电压范围内，才能保证正常稳压。

5. 最大稳压电流（Izmax）

• 稳压管能够承受的最大反向工作电流。
• 单位为安培（A）或毫安（mA）。
• 如果稳压管的反向电流超过最大值，器件可能因过热而损坏。
• 选择稳压管时，必须确保电路中稳压管的工作电流不超过该值。

6. 最小稳压电流（Izmin）

• 稳压管进入稳压状态所需的最小反向电流。
• 如果电路中的工作电流小于此值，稳压管可能无法正常工作，导致输出电压不稳定。
• 稳压管的工作电流范围应在
  和
  之间。

7. 功耗（Pzmax）

• 稳压管所能承受的最大功耗，单位为瓦特（W）。
• 功耗计算公式为：
• 在使用稳压管时，必须保证其实际功耗小于最大功耗，以避免因过热导致稳压管损坏。

8. 温度系数（TC）

• 温度系数描述了稳压管稳压值随温度变化的幅度，单位为 mV/℃ 或 %/℃。
• 对于低于 5V 的稳压管，温度系数通常为负值，表示温度升高时稳压值下降； 对于高于 5V 的稳压管，温度系数通常为正值，表示温度升高时稳压值上升。
• 温度系数会影响稳压管在高精度电路中的使用。

9. 漏电流（Ir）

• 漏电流是指稳压管在反向偏置但未进入击穿状态时的反向电流，通常非常小，单位为微安（μA）。
• 漏电流越小，说明稳压管的反向绝缘性能越好。

10. 正向导通电压（Vf）

• 当稳压管正向偏置时的导通电压，通常与普通二极管相似，大约为 0.7V（硅稳压管）或 0.3V（锗稳压管）。
• 正向导通电压在某些电路设计中也需要考虑。

11. 脉冲功率

• 稳压管在短时间内能够承受的最大瞬态功率。
• 在需要处理浪涌或瞬态过电压的场合（如浪涌保护），脉冲功率是重要参数。

12. 击穿电压温度范围

• 指稳压管在不同温度范围内的稳压值变化范围。
• 常见的稳压管温度范围是 -40℃ 到 125℃，具体范围以规格书为准。

总结
稳压管的主要参数包括稳压值、稳压精度、动态电阻、击穿电压范围、最大稳压电流、最小稳压电流、功耗、温度系数等。在实际应用中，根据电路需求选择合适的稳压管，确保其稳压值与功耗、电流范围匹配，并考虑温度系数对电路的影响，以实现稳定可靠的性能。

3 稳压二极管基本应用电路

3.1 典型稳压电路

限流电阻R1和稳压管D组成的基准稳压电路。
是输入电压；
是输出电压，即稳压器两端的电压
，既可以作为基准电压源，也可以单独作为输出电压，供负载电流较小的电路使用。
。当输入电压
增大时，输出电压
将上升，使稳压管D的反向电压略有增加。，随之流过稳压管的电流增加，于是
增加，限流电阻上的压降
将增大，使得
增量的大部分压降在R1上从而使输出电压
基本维持不变。反之，当
下降时，R1上压降减小，故也能维持输出电压不变。
关键在于利用稳压管端电压
的微小变化，引起电流
的较大变化，通过R1起着电压调整作用，保证输出电压的基本恒定。

3.1.1 典型稳压电路
限流电阻R1的阻值必须选择适当，才能保证稳压电路在电网电压或负载变化时，很好地实现稳压作用。
如果阻值过大则稳压管的电流可能减小到临界值以下，失去稳压作用。如果阻值过小则稳压管的电流可能会过大，超过其允许的最大电流而损毁。
设稳压管允许的最大工作电流为
，最小工作电流为
；电网电压最高时的整流输出电压为
，最低时为
；负载电流的最小值为
，最大值为
；要使稳压管能正常工作，则必须满足下列条件
①当电网电压最高和负载电流最小时，
值最大，此时
值不应超过其允许的最大值即
②当电网电压最低和负载电流最大时，
值最小，此时
值不应低于其允许的最小值即

3.2 稳压管并联电路

设ZD1、ZD2两只稳压管的稳压值分别为5.5V和8.5V。正向导通电压都是0.5V，外加电压
= 10V。

3.2.1 同向并联

3.2.1 稳压管同向并联电路
当加正向电压时，由于外加电压大于死区电压，两只稳压管均正向导通，提供稳压值为0.5V左右。
当加反向电压时，ZD1先击穿，起稳压作用，提供稳定电压5.5V。

3.2.2 反向并联

3.2.2 稳压管反向并联电路
必定有一只稳压管处于正向偏置而导通，提供稳压电压为0.5V。

3.3 稳压管串联电路

3.3.1 同向串联

3.3.1 同向串联电路
加正向电压时，两只稳压管均为正偏而导通，提供稳定电压为2×0.5=1V。
加反向电压时，两只稳压管均为反偏击穿，提供稳定电压为5.5+8.5=14V。

3.3.1 反向串联

总是一个稳压管导通，另一只稳压管反向击穿。一种为0.5+5.5 = 6V；另一种为0.5+8.5=9V。