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稳压二极管原理及使用_稳压二极管怎么使用(方法)

2018年01月03日 15:34 网络整理 作者: 用户评论(0

  一、什么是稳压二极管

  二极管由管芯、管壳和两个电极构成。管芯就是一个PN结,在PN结的两端各引出一个引线,并用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳,就构成了晶体二极管,如下图所示。P区的引出的电极称为正极或阳极,N区的引出的电极称为负极或阴极。

  稳压二极管原理及使用_稳压二极管怎么使用(方法)

  二、稳压二极管原理

  一般三极管都是正向导通,反向截止;加在二极管上的反向电压如果超过二极管的承受能力,二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管,它的正向特性与普通二极管相同,而反向特性却比较特殊:当反向电压加到一定程度时,虽然管子呈现击穿状态,通过较大电流,却不损毁,并且这种现象的重复性很好;只要管子处在击穿状态,尽管流过管子的电在变化很大, 而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。

  稳压管的型号有2CW、2DW 等系列,它的电路符号如图5-17所示。

  稳压二极管原理及使用_稳压二极管怎么使用(方法)

  稳压管的稳压特性,可用图5一18所示伏安特性曲线很清楚地表示出来。

  稳压二极管原理及使用_稳压二极管怎么使用(方法)

  稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的,因此,稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压,不同类型稳压管的稳定电压也不一

  样,某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例 如:2CW11的稳压值是3.2伏到4.5伏,其中某一只管子的稳压值可能是3.5伏,另一只管子则可能是4,2伏。

  在实际应用中,如果选择不到稳压值符合需要的稳压管,可以选用稳压值较低的稳压管,然后串联几只硅二极管“枕垫”,把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0.6~0.7伏的特点来进行稳压的。因此,二极管在电路中必须正向连接,这是与稳压管不同的。

  稳压管稳压性能的好坏,可以用它的动态电阻r来 表示:

  稳压二极管原理及使用_稳压二极管怎么使用(方法)

  显然,对于同样的电流变化量ΔI,稳压管两端的电压变化量ΔU越小,动态电阻越小,稳压管性能就越好。

  稳压管的动态电阻是随工作电流变化的,工作电流越大,动态电阻越小。因此,为使稳压效果好,工作电流要选得合适。工作电流选得大些,可以减小动态电阻,但不能超过管子的最大允许电流(或最大耗散功率)。 各种型号管子的工作电流和最大允许电流,可以从手册中查到。

  稳压管的稳定性能受温度影响,当温度变化时,它的稳定电压也要发生变化,常用稳定电压的温度系数来表示,这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏,温度系数为0.095%℃ ,说明温度每升高1℃,其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能,往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时,需使用具有温度补偿的稳 压,如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

  三、稳压二极管怎么使用(方法)

  稳压二极管工作条件

  1、反向加在稳压二极管上的电压要大于稳压管的稳压值。

  2、通过稳压管的电流要达到其工作条件(也就是反向电流要足够大,一般至少是几个mA)。

  稳压二极管怎么使用(方法)

  1、Vz— 稳定电压。

  指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别,同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。从上面的datasheet可以知道,1N4727的Vz=3V, 1n4728的Vz=3.3V。

  2、IzT— 稳定电流。

  指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时,稳压管虽并非不能稳压,但稳压效果会变差;高于此值时,只要不超过额定功率损耗,也是允许的,而且稳压性能会好一些,但要多消耗电能。

  3、rzJ— 动态电阻。

  指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变,一般是工作电流愈大,动态电阻则愈小。上面的datasheet可以知道,1N4727在Iz=1mA的时候,rzJ=400Ω。

  4、Pz— 额定功耗。

  由芯片允许温升决定,其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V,Izm为20mA,则该管的Pz为60mWo

  5、Ctv— 电压温度系数。

  是说明稳定电压值受温度影响的参数。例如2CW58稳压管的Ctv是+0.07%/°C,即温度每升高 1°C,其稳压值将升高0.07%。

  6、IR— 反向漏电流。

  指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时,IR=O.1uA;在VR=6V时,IR=10uA。 对于稳压二极管来说,稳压二极管的反相就是二极管的正向,即稳压二极管正端接正,负端接负,这样的话与稳压二极管的用法的接法相反,不起稳压作用。

  稳压二极管接法

  稳压二极管电路限流电阻的选取

  R太大,则Ir很小,当Il增大时,稳压管的电流可能减小到临界值以下,失去稳压作用;

  R太小,则Ir很大,当Rl很大或开路时,Ir都流向稳压管,可能超过其允许定额而造成损坏。

  公式:

  稳压二极管原理及使用_稳压二极管怎么使用(方法)

  当两者不能同时满足时,说明在给定条件下已超出稳压管的工作范围,需限制输入电压Ui或负载电流Il的变化范围,或选用更大容量的稳压管。

  Izmax:稳压管允许的最大工作电流

  Uzmax:电网电压最高时的整流输出电压

  Ilmax:负载电流的最大值

  简化计算

  限流电阻主要考虑负载电流要多大,而不是是稳压管最小工作电流,

  (输入电压—稳压电压)/电路最大工作电流=限流电阻

  (稳压管最小工作电流一般可以忽略不计)。

  还有一个参数要复核,就是稳压管的功率,在电路最小工作电流时,

  稳压管上分流的电流&TImes;稳压值=稳压管的功率,是否大于稳压管极限功率。

  稳压二极管使用注意事项

  1、要注意一般二极管与稳压二极管的区别方法。不少的一般二极管,特别是玻璃封装的管,外形颜色等与稳压二极管较相似,如不细心区别,就会使用错误。区别方法是:看外形,不少稳压二极管为园柱形,较短粗,而一般二极管若为园柱形的则较细长;看标志,稳 压二极管的外表面上都标有稳压值,如5V6,表示稳压值为5.6V;用万用表进行测量,根据单向导电性,用X1K挡先把被测二极管的正负极性判断出来,然后用X10K挡,黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,测的阻值与X1K挡时相比,若出现的反向阻值很大,为一般二极管的可能性很大,若出现的反向阻值变得很小,则为稳压二极管。

  2、注意稳压二极管正向使用与反向使用的区别。稳压二极管正向导通使用时,与一般二极管正向导通使用时基本相同,正向导通后两端电压也是基本不变的,都约为0.7V。从理论上讲,稳压二极管也可正向使用做稳压管用,但其稳压值将低于1V,且稳压性能也不好,一般不单独用稳压管的正向导通特性来稳压,而是用反向击穿特性来稳压。反向击穿电压值即为稳压值。有时将两个稳压管串联使用,一个利用它的正向特性,另一个利用它的反向特性,则既能稳压又可起温度补偿作用,以提高稳压效果。

  3、要注意限流电阻的作用及阻值大小的影响。在稳压二极管稳压电路中,一般都要串接一个电阻R,如图1或2示。该电阻在电路中起限流和提高稳压效果的作用。若不加该电阻即当R=0时,容易烧坏稳压管,稳压效果也会极差。限流电阻的阻值越大,电路稳压性能越好,但输入与输出压差也会过大,耗电也就越多。

  4、要注意输入与输出的压差。正常使用时,稳压二极管稳压电路的输出电压等于稳压管反向击穿后两端的稳压值,若输入到稳压电路中的电压值小于稳压管的稳压值,则电路将失去稳压作用,只有是大于关系时,才有稳压作用,并且压差越大,限流电阻的阻值也应越大,否则会损坏稳压管。

  5、稳压管可串联使用。几个稳压管串联后,可获得多个不同的稳压值,故串联使用较常见。下面举例说明两个稳压管串联使用后,如何求得稳压值。若一个稳压管的稳压值为5.6V,另一个稳压值为3.6V,设稳压管正向导通时电压均为0.7V,则串联后共有四种不同的稳压值。

  6、稳压管一般不并联使用。几个稳压管并联后,稳压值将由最低(包括正向导通后的电压值)的一个来决定。还是以上述两个稳压管为例,来说明稳压值的计算方法。两个并联后共有四种情况,稳压值只有两个。除非特殊情况,稳压二极管都不并联使用。

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( 发表人:陈翠 )

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