稳压二极管原理电路及应用

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1、稳压二极管原理电路及应用引言   二极管因用途不同而种类繁多。稳压二极管是其中的一种。我们知道晶体二极管具有单向导电的性能。正向连接时是导电的(在电路中，二极管的正极接电源的正极，二极管的负极接电源的负极)，反向连接是不导电的，只有很小很小的漏电流。但是如果给某些特定二极管反向电压逐渐加大到某一数值，二极管就会被击穿，这时二极管又开始反向导电。随着导电电流逐渐增大(只要电流不是增加到损坏二极管的程度)，二极管两端的电压却基本上保持不变，几乎恒定在二极管击穿的电压数值上。这就是二极管的反向击穿特性。利用这个特性，人们制成稳压

2、二极管[1]。由于这种反向击穿特性能起稳压作用，所以在电路中稳压二极管必须反向连接，就是二极管的正极接电源的负极，二极管的负极接电源的正极。1．稳压二极管的原理及电路 1.1稳压管的特性 稳压管的伏安特性曲线如图l所示。由图可见，反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小;当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然剧增，即稳压管反向击穿;此后，虽然电流在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，这一特性便可用来稳压。稳压管与其他二极管不同的是，其反向击穿是可逆的。当反向电压去掉后，稳压管又恢复正常状态但是，如果反向电流超过允

3、许值，稳压管的PN结也会因过热而损坏。由于硅管的热稳定性比锗管好，因此一般都用硅管做稳压二极管，例如2CW系列和2DW系列都是硅稳压二极管[2]图1 硅稳压二极管伏安特性和符号1.2 稳压管的主要参数 1.2.1 稳定电压U: 稳压管反向击穿后稳定工作时的电压值称为稳定电压，如2CW13型为5V一6.5V，具有温度补偿作用的2DW7A型稳压管为5.8V一6.6V。对于某只稳压管，其UZ是这个范围内的某一确定数值。因此在使用时，具体数值需要实际测试。 1.2.2 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

4、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IZmax。使用稳压管时，工作电流不能超过IZmax，否则稳压管可能损坏。 1.2.3 动态电阻RZ 稳压管在反向击穿区的曲线AB段工作时，电压变化量△UZ与电流变化量△IZ之比称为动态电阻，即 RZ=△UZ/△IZ，                     (l)式中：△UZ—稳压管两端电压的变化量；       △IZ—稳压管流过电流的变化量。 由上式可知，若RZ愈小，则由△IZ引起的UZ的变化量△UZ愈小，反向特性曲线就愈陡稳压管的稳压性能就愈好。 1.3 稳压管

5、稳压电路交流电压经过整流滤波后，所得到的直流电压虽然脉动已经很小，但是当电源电压波动或负载发生变化时，直流电压将随之发生变化。因此，在整流滤波电路之后常加一级直流稳压电路。最简单的稳压管并联型稳压电路如图2所示。图2 稳压管稳压电路当交流电源电压增加而使输入电压Ui增加时，负载电压Uo也将增加，即稳压管两端的电压UZ增加，由于UZ稍有增加，稳压管的电流IZ就会显著增加，因此电阻R上的压降增加，抵消了Ui的增加，使负载电压Uo(Uo=Ui-UR)基本不变。反之，当电源电压降低时，通过稳压管的电流IZ减小，电阻R上的压降减小，

6、使负载电压Uo基本不变。当电源电压不变而负载电流增大时，电阻R上的压降增大，负载电压Uo随之降低。但是，只要Uo稍有下降，稳压管电流就会显著减小，使通过电阻R的电流和电阻R上的压降基本不变，负载电压Uo也基本不变。当负载电流减小时，稳压过程与此相反。 选择稳压管时，一般应按下列要求选取2. 稳压二极管的应用 2.1 基准电压源 利用稳压二级管DZ提供基准电压源的电路如图3所示 经过全波整流和电容滤波得到直流电压，再经过电阻R和稳压二级管DZ组成的稳压电路，向负载RL提供一个较平稳的直流电压。当交流电源电压不稳或负载变化时，

7、如交流电压增加，会使输出电压Uo升高，负载电压UL也增大。加在稳压二极管DZ两端的电压相应增加，假设此时稳压管已处于击穿状态，由稳压二极管的伏安特性可知。稳压二极管的电压稍有增加，其电流会急剧增加，流过电阻R的电流随之增加，UZ电压增大，使输出电压不能升高。从而维持了输出电压基本不变。这就是用稳压二极管作基准电源的基本原理。图3 稳压二级管DZ提供基准电压源2.2 过电压保护电路 过压保护电路分为过低压保护和过高压保护电路[3]。某些电路和器件不允许在过低压下较长时间工作，为此可采用如图4所示的稳压二极管作过低电压保护电路

8、。当电源电压US超过稳压管击穿电压时，稳压管DZ击穿导通，有足够的电流激励继电器，触点J1动作给负载RL供电。一旦电源电压过低(达不到稳压管稳定电压值)时，就没有电流流过继电器J，J1断开负载即与电源分开。限流电阻SR的选择原则是：SR=SU／Ij-Rj 其中Us为电源电压，Ij为继电器工作电流．Rj为