穩(wěn)壓二極管也稱為齊納二極管(zener diode)
1.穩(wěn)壓二極管特性
對于普通二極管而言,正向?qū)ā⒎聪蚪刂?,反向電壓過高會擊穿損壞。而穩(wěn)壓二極管是一種特殊工藝制造的面結(jié)型半導(dǎo)體二極管,它的正向特性與普通二極管相同,反向特性卻比較特殊,它最大的特點(diǎn)就是可以穩(wěn)定地工作在反向擊穿狀態(tài)而不會損壞,并且在反向擊穿狀態(tài)下電流變化很大的范圍內(nèi),電壓基本保持恒定。穩(wěn)壓管在電路中主要起到穩(wěn)壓和提供基準(zhǔn)電壓的作用。
穩(wěn)壓管伏安特性曲線
注:穩(wěn)壓管工作在圖中A-B區(qū)間,這條線越陡,穩(wěn)壓管的性能越好。IZ(min)和IZ(max)是穩(wěn)壓管工作在正常穩(wěn)壓狀態(tài)時的最小和最大工作電流,反向電流小于IZ(min)時,穩(wěn)壓管處于反向截止?fàn)顟B(tài),穩(wěn)壓特性消失;反向電流大于IZ(max)時,穩(wěn)壓管可能會被燒毀。
2.穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)
示例:1SMA5929穩(wěn)壓管
①VZ— 穩(wěn)定電壓
VZ是穩(wěn)壓二極管在反向擊穿區(qū)時的工作電壓,是穩(wěn)壓管重要的參數(shù),這個數(shù)值隨工作電流和溫度的不同略有改變。示例中:1SMA5929標(biāo)稱穩(wěn)壓值為15V,實(shí)際穩(wěn)壓范圍在14.25V~15.75V之間。
②PZM— 最大耗散功率
1SMA5932規(guī)格書片段
穩(wěn)壓二極管正常工作時能承受的最大功率,規(guī)格書中直接查閱,示例:1SMA5929的最大耗散功率為1.5W。而穩(wěn)壓管的額定功率損耗為:Pz=Vz*Iz。
③IZT— 穩(wěn)定工作電流
指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時通過該管的電流值,工作在這個電流值對應(yīng)的穩(wěn)壓性能最好(上限不能超出最大穩(wěn)定工作電流,下限不能低于最小穩(wěn)定工作電流)。示例:1SMA5929的穩(wěn)定工作電流為25mA。
④RZ—動態(tài)電阻
RZ=△VZ/△IZ,反向擊穿時電壓變化與電流變化的比值,動態(tài)電阻越小,穩(wěn)壓效果越好。
3.穩(wěn)壓管限流電阻的計(jì)算
首先我們要明白,穩(wěn)壓二極管為什么要加限流電阻,作用有二:
①穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)時,內(nèi)阻很小,如果不加限流電阻,輸入電壓沒有超過標(biāo)稱穩(wěn)壓值穩(wěn)壓管截止則不會有問題,但輸入電壓超出標(biāo)稱穩(wěn)壓值后,流經(jīng)穩(wěn)壓管的電流急劇增大,穩(wěn)壓管實(shí)際消耗功率急劇增大,很快超出穩(wěn)壓管最大耗散功率,從而損壞穩(wěn)壓管。
②限流電阻在保護(hù)穩(wěn)壓管的同時,也會給穩(wěn)壓管提供一個穩(wěn)定的工作電流,使穩(wěn)壓管處于我們需要的這個穩(wěn)壓的狀態(tài)。
限流電阻計(jì)算圖例
穩(wěn)壓過程分析:輸入電壓VS升高,會導(dǎo)致輸出電壓VO升高,穩(wěn)壓管與負(fù)載并聯(lián),所以穩(wěn)壓管兩端電壓相應(yīng)升高,根據(jù)穩(wěn)壓管反向擊穿特性,微弱的電壓變化會導(dǎo)致電流IZ變化很大,IZ增大,IS也會增大,限流電阻RS兩端的壓降會增大,從而抵消了VS的變化,使得VO保持穩(wěn)定,反之亦然。
限流電阻計(jì)算公式
注:穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)使用(兩個15V穩(wěn)壓管串聯(lián)做30V穩(wěn)壓管使用)。
使用穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓,適用于后級負(fù)載功率較小且精度要求不高的場合。
4.穩(wěn)壓二極管電路應(yīng)用
串聯(lián)穩(wěn)壓電路,輸入在25V上下波動,輸出穩(wěn)定在15V
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