什么是稳压二极管?稳压二极管的应用电路和原理分析

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稳压二极管比较特殊,基本结构与普通二极管一样,也有一个PN结。由于制造工艺的不同,当这种PN结处于反向击穿状态时,PN结不会损坏(普通二极管的PN结是会损坏),在稳压二极管用来稳定电压时就是利用它的这一击穿特性。由于稳压二极管具有稳压作用,因此在很多电路当中均有应用,如稳压电源、限幅电路、过压保护电路、补偿电路等等。

一、什么是稳压二极管

01.稳压管工作原理

如下图是稳压二极管伏安特性曲线图,当电压达到稳压值Uz时,曲线很陡,说明流过稳压二极管的电流在大小变化时,稳压二极管两端的电压大小基本不变,也就是说在一定电压范围内,随着流过稳压二极管的电流变化,稳压二极管两端电压大小基本保持不变,这就是稳压二极管的工作原理,它利用的是它的反向工作特性。

二极管

02.稳压管主要参数

①稳定电压Uz:稳压管反向击穿后稳定工作时的电压值称为稳定电压;

②稳定电流Iz:稳压管反向击穿后稳定工作时的反向电流称为稳定电流。稳压管允许通过的最大反向电流称为最大稳定电流,使用稳压管时,工作电流不能超过,一般按大于2倍输出电压来设计;

③动态电阻Rz:稳压管在反向击穿的曲线工作时,电压变化量△Uz与电流变化量△I之比称为动态电阻,动态电阻越小说明稳压性能越好;

④额定功耗Pz:由芯片允许温升决定,它的额定值为稳定电压Uz和允许最大电流Iz的乘积。

⑤温度系数α:稳压管的温度变化会导致稳定电压发生微小变化,因此温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数,温度系数越小越好,说明稳压管受温度影响很小。

二、稳压二极管的应用电路和原理

1、典型的串联型稳压电路

在此电路中,三极管T的基极被稳压二极管D稳定在13V,那么其发射极就输出恒定的13-0.7=12.3V电压了,在一定范围内,无论输入电压升高还是降低,无论负载电阻大小变化,输出电压都保持不变,这个电路在很多场合下都有应用。

二极管

2、电视机里的过压保护电路

115V是电视机主供电电压,当电源输出电压过高时,D导通,三极管T导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的电压使电视机进入待机保护状态。

二极管

3、电弧抑制电路

在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。

二极管

4、浪涌保护电路

稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜。图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开。

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正反向串联的作用

如果是两个稳压二极管反向串联,正、反方向电压到达稳压值时,电压被钳位(即不能再升高)。

1、经常在功率较大的放大电路,功率管的栅极G与源极S即发射结一个稳压二极管,这是通过限制电压对G-S起保护作用,防止G-S之间的绝缘层被过高的电压击穿。

2、两个二极管反向串联后对与之并联的电路可起过压保护作用,当电路过压时,二极管首先击穿短路。

  审核编辑:汤梓红

 
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