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      穩壓二極管應用電路和原理

      2024-04-08

      穩壓二極管比較特殊,基本結構與普通二極管一樣,也有一個PN結。由于制造工藝的不同,當這種PN結處于反向擊穿狀態時,PN結不會損壞(普通二極管的PN結是會損壞),在穩壓二極管用來穩定電壓時就是利用它的這一擊穿特性。由于穩壓二極管具有穩壓作用,因此在很多電路當中均有應用,如穩壓電源、限幅電路、過壓保護電路、補償電路等等。

      一、什么是穩壓二極管

      01.穩壓管工作原理


      如下圖是穩壓二極管伏安特性曲線圖,當電壓達到穩壓值Uz時,曲線很陡,說明流過穩壓二極管的電流在大小變化時,穩壓二極管兩端的電壓大小基本不變,也就是說在一定電壓范圍內,隨著流過穩壓二極管的電流變化,穩壓二極管兩端電壓大小基本保持不變,這就是穩壓二極管的工作原理,它利用的是它的反向工作特性。

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      02.穩壓管主要參數


      ①穩定電壓Uz:穩壓管反向擊穿后穩定工作時的電壓值稱為穩定電壓;
      ②穩定電流Iz:穩壓管反向擊穿后穩定工作時的反向電流稱為穩定電流。穩壓管允許通過的最大反向電流稱為最大穩定電流,使用穩壓管時,工作電流不能超過,一般按大于2倍輸出電壓來設計;
      ③動態電阻Rz:穩壓管在反向擊穿的曲線工作時,電壓變化量△Uz與電流變化量△I之比稱為動態電阻,動態電阻越小說明穩壓性能越好;
      ④額定功耗Pz:由芯片允許溫升決定,它的額定值為穩定電壓Uz和允許最大電流Iz的乘積。
      ⑤溫度系數α:穩壓管的溫度變化會導致穩定電壓發生微小變化,因此溫度變化1℃所引起管子兩端電壓的相對變化量即是溫度系數,溫度系數越小越好,說明穩壓管受溫度影響很小。


      二、穩壓二極管的應用電路和原理

      1、典型的串聯型穩壓電路


      在此電路中,三極管T的基極被穩壓二極管D穩定在13V,那么其發射極就輸出恒定的13-0.7=12.3V電壓了,在一定范圍內,無論輸入電壓升高還是降低,無論負載電阻大小變化,輸出電壓都保持不變,這個電路在很多場合下都有應用。

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      2、電弧抑制電路


      在電感線圈上并聯接入一只合適的穩壓二極管(也可接入一只普通二極管原理一樣)的話,當線圈在導通狀態切斷時,由于其電磁能釋放所產生的高壓就被二極管所吸收,所以當開關斷開時,開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業上用得比較多,如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。

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      3、浪涌保護電路


      穩壓管在準確的電壓下擊穿,這就使得它可作為限制或保護之元件來使用,因為各種電壓的穩壓二極管都可以得到,故對于這種應用特別適宜。圖中的穩壓二極管D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極管的穩壓值D就導通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。

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      正反向串聯的作用

      如果是兩個穩壓二極管反向串聯,正、反方向電壓到達穩壓值時,電壓被鉗位(即不能再升高)。

      1、經常在功率較大的放大電路,功率管的柵極G與源極S即發射結一個穩壓二極管,這是通過限制電壓對G-S起保護作用,防止G-S之間的絕緣層被過高的電壓擊穿。

      2、兩個二極管反向串聯后對與之并聯的電路可起過壓保護作用,當電路過壓時,二極管首先擊穿短路。



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