穩(wěn)壓二極管常用功能應(yīng)用電路解析
出處:電子市場(chǎng) 發(fā)布于:2021-01-25 14:57:49 | 11686 次閱讀
一、穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管,又名齊納二極管,其工作原理一種用于穩(wěn)定電壓的單結(jié)二極管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。在這臨界擊穿點(diǎn)上,反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值,在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,這樣,當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后,若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng),或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí),負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的,因?yàn)檫@種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。其伏安特性見圖1,穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。
二、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路圖分析
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若電網(wǎng)電壓升高,即電路的輸入電壓Vin也隨之升高,引起負(fù)載電壓Vout升高。由于穩(wěn)壓管D1與負(fù)載R2并聯(lián),Vin只要有一點(diǎn)增長(zhǎng),就會(huì)使流過穩(wěn)壓管的電流急劇增加,使得I也增大,限流電阻R1上的電壓降增大,從而抵消了Vout的升高,保持負(fù)載電壓Vout基本不變。反之,若電網(wǎng)電壓降低,引起Vin下降,造成Vout 也下降,則穩(wěn)壓管中的電流急劇減小,使得I減小,R1上的壓降也減小,從而抵消了Vin的下降,保持負(fù)載電壓Vout基本不變。 若Vin不變而負(fù)載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負(fù)載電壓Vout下降。 Vout只要下降一點(diǎn)點(diǎn),穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小,使R1上的壓降再減小下來,從而保持R1上的壓降基本不變,使負(fù)載電壓Vout得以穩(wěn)定。
綜上所述可以看出,穩(wěn)壓管起著電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)作 用,而限流電阻起著電壓調(diào)整作用。穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻越小,限流電阻越大,輸出電壓的穩(wěn)定性越好。
穩(wěn)壓二極管串聯(lián)使用:
“”
三、穩(wěn)壓二極管的性能
穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的好壞,可以用它的動(dòng)態(tài)電阻r來 表示:
r = (電壓的變化量△U)/(電流的變化量△I)
顯然,對(duì)于同樣的電流變化量ΔI,穩(wěn)壓管兩端的 電壓變化量ΔU越小,動(dòng)態(tài)電阻越小,穩(wěn)壓管性能就越好。 穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻是隨工作電流變化的,工作電流越大。動(dòng)態(tài)電阻越小。因此,為使穩(wěn)壓效果好,工作電流要選得合適。工作電流選得大些,可以減小動(dòng)態(tài)電阻,但不能超過管子的最大允許電流(或最大耗散功率)。 各種型號(hào)管子的工作 電流和最大允許電流,可以從手冊(cè)中查到。 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響,當(dāng)溫度變化時(shí),它 的穩(wěn)定電壓也要發(fā)生變化,常用穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)來表示這種性能例如2CW19型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uw= 12伏,溫度系數(shù)為0.095%℃ ,說明溫度每升高1℃,其穩(wěn)定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩(wěn)定性能,往往采用適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償措施。在 穩(wěn)定性能要求很高時(shí),需使用具有溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn) 壓,如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。
四、穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)
1.Vz— 穩(wěn)定電壓。
指穩(wěn)壓管通過額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別,同一型號(hào)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如,2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0V, Vzmax則為3.6V。
2.Iz— 穩(wěn)定電流。
指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過該管的電流值。低于此值時(shí),穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓,但穩(wěn)壓效果會(huì)變差;高于此值時(shí),只要不超過額定功率損耗,也是允許的,而且穩(wěn)壓性能會(huì)好一些,但要多消耗電能。
3.Rz— 動(dòng)態(tài)電阻。
指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變,一般是工作電流愈大,動(dòng)態(tài)電阻則愈小。例如,2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA時(shí),Rz為18Ω;工作電流為1OmA時(shí),Rz為8Ω;為20mA時(shí),Rz為2Ω ; > 20mA則基本維持此數(shù)值。
4.Pz— 額定功耗。
由芯片允許溫升決定,其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V,Izm為20mA,則該管的Pz為60mW
5.Ctv— 電壓溫度系數(shù)。
是說明穩(wěn)定電壓值受溫度影響的參數(shù)。例如2CW58穩(wěn)壓管的Ctv是 0.07%/°C,即溫度每升高1°C,其穩(wěn)壓值將升高0.07%。
6.IR— 反向漏電流。
指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時(shí),IR=O.1uA;在VR=6V時(shí),IR=10uA。
五、選擇穩(wěn)壓二極管的基本原則
1.要求導(dǎo)通電壓低時(shí)選鍺管;要求反向電流小時(shí)選硅管。
2.要求導(dǎo)通電流大時(shí)選面結(jié)合型;要求工作頻率高時(shí)選點(diǎn)接觸型。
3.要求反向擊穿電壓高時(shí)選硅管。
4.要求耐高溫時(shí)選硅管。
注:穩(wěn)壓管與其它普通二極管不同之反向擊穿是可逆性的,當(dāng)去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常,但如果反向電流超過允許范圍,二極管將會(huì)發(fā)熱擊穿,所以,與其配合的電阻往往起到限流作用。
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