稳压二极管利用二极管的什么特性实现稳压_稳压二极管在稳压电路的应用以及稳压二极管的特点

齐纳二极管电池或电池组是电压相对稳定的DC电源。或者不需要实施稳压控制,但其缺点是供电能力低,使用寿命有限。在交流/DC变换电源中,交流侧的波动和负载电流的变化都会引起电压波动。稳定电压控制已经成为一个重要的课题。

无论有多少复杂的稳压控制电路,电压基准电路都是不可缺少的电路元件。只有当输出变化量与一个不变量(参考电压)比较时,才能形成控制信号,使变化量回到可控范围。这和以“海平面为零米以上”作为高度参考单位是一样的,是一个道理。没有“海拔基准面”的参考,单个物体的高度和高度是不确定的,没有意义的。

获取稳压电路参考电压信号的最原始电路,即由限流电阻和稳压二极管组成的简单稳压电路,如图1框图所示。

图1简单的研发稳压电路

图2具有电流/功率放大功能的稳压电路

在图中所示的电路中,由于齐纳二极管的最大击穿电流值的限制,电路的电流输出能力极差,所以在一般应用中,如图2所示,往往增加一个电压跟随器来提高电流/功率输出能力。

在图1的电路中,正确选择限流电阻R的阻值是稳压电路正常工作的前提。当负载电路空载时,流经齐纳二极管Dz的电流不会超过其最大容许值而被损坏;在最大负载时,仍然需要保证流过Dz的电流超过最小击穿电流,仍然处于击穿工作区。为了齐纳二极管的安全,只要限制环流不超过齐纳二极管的最大反向耐受电流,就不会有损坏电路元件的危险。齐纳二极管的正常工作区是指在一定的环流条件下,工作在其反向击穿状态。此时,在大电流变化区域,其端电压的变化值相对较小,甚至可以忽略不计。

齐纳二极管替代器件:

1)普通二极管(正向导通电压)

众所周知,普通二极管和晶体管的发射极结都有一个阈值导通电压,硅器件的阈值导通电压约为0.65V。随着导通电流的变化,这种电压变化并不显著。所以任何普通的硅制成的二极管都可以作为0.6V的齐纳二极管,其正向压降可以作为齐纳值。显然,由于普通二极管的工作电流往往是齐纳二极管的几倍,更换后功率输出能力增强,齐纳区变宽。如果需要2.5V稳压器,只需串联三个普通二极管即可。

二极管纯粹是用来代替稳压管的。如果要求的稳压值很高,串联一个以上特别不方便。这促使我寻找其他替代设备。

2) LED(正向导通电压)

LED的正向导通压降约为1.7~2V,一个二极管可以达到三个二极管的串联值。如果需要3.5V电压调节器,可以通过串联两个二极管来代替。但需要注意的是,LED的工作电流值一般为10~20mA,R值的选择应使流过LED的电流不大于20mA。

3)晶体管的发射极结(反向击穿电压)

这是稳压管的理想替代元件。三极管参数之一是Vbeo,即发射极结反向击穿电压。记得当时维修急需一个6V的稳压器,随手拿起一个3DG6晶体管。基极串联一个限流电阻后,施加发射极结反向电压,测得其稳压为6V,更换原稳压器,修复设备。目前应用最广泛的是90xx系列晶体管。如果需要5V调节器,可以用9013发射极结代替。任何晶体管的发射极结都有相对稳定的击穿电压,所以实际上晶体管也是一种替代器件

一次故障排除,急需110V齐纳二极管,手头没有现成的齐纳二极管。使用其他系列替代品是不现实的,需要很多铃铛。手里有一个高频小功率整流二极管1N4148,串联一个100k的电阻,加上DC500V。试了一下,IN4148的反向击穿电压正好是110V。普通整流二极管,如IN40xx系列,反向击穿电压VRRM为50V、100V、400V、600V。如果反过来应用,它只是一系列齐纳二极管。

如果你很细心,你还可以在其他电子设备中发现“齐纳二极管”。

串联稳压、并联稳压、稳压的本质

根据调压器Dz或调压器VT与负载RL关系的不同,可分为并联(并联)调压器电路和串联(分压器)调压器电路两种电路形式,如图4所示。

图4串联和并联稳压电路

影响Uo电压变化的原因有几个,比如温度变化,但其中最关键的两个,即输入电压的变化和负载电流的变化影响最显著。

如果负载电路等效为电阻RL,齐纳二极管的内阻变化等效为RDz(可变电阻),则可以推断稳压过程如下:

(a)电路为并联稳压电路,Dz和RL为并联分流关系。

当RL固定,只有输入电压变化(如增大)时,为了保持Uo不变,此时RDz的阻值向小处变化,电源电流的分流能力增强,使Uo回落,保持原值不变;www.diangon.com

当输入电压不变,负载电阻RL变化时(例如减小),负载电流的增大使Uo趋于减小。此时RDz的电阻增大,分流减小,使得Uo上升到原来的值。

(b)电路为串联稳压电路,VT和RL串联。

简要分析了输入电压恒定,负载变化时的稳压控制过程。

当负载电流上升时,即RL变小,显然,此时RVT的电阻值只有同比例变小才能保持不变。类似地,当RL变大时,RVT也成比例地变大,使得Uo可以保持恒定。

可以看出,无论是串联稳压器还是并联稳压器,无论是输入电压变化还是负载电流变化,只有稳压器或调节器同步改变电阻/电流,输出Uo才能保持恒定。稳压调节元件在这里起到可变电阻的作用。换句话说,就是电压调节器或电压调节器同步调节回路电流的变化来维持输出电压不变。它是通过变频器调节实现的稳压控制。

线性稳压电路的缺点是调节元件本身的功耗较大,即有一个带端电压的负载电流流过它的大部分或全部。有时,调节元件本身的功耗会超过负载电路的功耗,导致效率低下。由于这一弱点,开关DC-DC转换电源出现了,开关电源取代线性电源的时代正在到来。

齐纳二极管的特性齐纳二极管通常工作在反向击穿状态。

齐纳二极管的正向特性与普通二极管相似。

它的反向特性是当反向电压低于反向击穿电压时,反向电阻很大,反向漏电流很小。但当反向电压接近反向电压的临界值时,反向电流突然增大,这种现象称为击穿。在这个临界击穿点,反向电阻突然下降到一个非常小的值。

虽然电流变化范围很大,但二极管两端的电压在击穿电压附近基本稳定,实现了二极管的稳压功能。

下图是齐纳二极管的伏安特性曲线。