在二極管家族,穩(wěn)壓二極管屬于異類,因?yàn)槠渌O管工作于正向?qū)顟B(tài),而穩(wěn)壓管則工作于反向擊穿狀態(tài)。穩(wěn)壓管也稱作齊納二極管,導(dǎo)通后電流增大而電壓基本保持穩(wěn)定,為電路提供穩(wěn)定的電壓輸出。
正是憑借這些特性,穩(wěn)壓二極管在很多電路當(dāng)中均有應(yīng)用,包括穩(wěn)壓電源、限幅電路、過壓保護(hù)電路、補(bǔ)償電路、電子點(diǎn)火器、直流電平平移等當(dāng)中。
(1)穩(wěn)壓電路
穩(wěn)壓是穩(wěn)壓二極管的天職,雖然同三端穩(wěn)壓器等高級(jí)穩(wěn)壓器件相比,單獨(dú)一個(gè)穩(wěn)壓管的效果并不理想,但是誰都無法否認(rèn)穩(wěn)壓二極管的價(jià)格優(yōu)勢(shì),單只成本還不到一支引線電阻的價(jià)格,即使做一些外圍補(bǔ)償,總體價(jià)格也不高。
穩(wěn)壓二極管的天職
在常見的阻容降壓電路中,如果RL負(fù)載電流增大,電阻器R2上的壓降也將增大,導(dǎo)致負(fù)載電壓隨之降低。采用穩(wěn)壓管后,只要穩(wěn)壓管Z1兩端電壓稍有下降,流過的電流就會(huì)劇烈減小,也實(shí)現(xiàn)了負(fù)載電壓也就基本穩(wěn)定。
對(duì)于負(fù)載電流減小的情況,具體穩(wěn)壓過程則與上述過程正好相反。
(2)過壓保護(hù)
過壓有兩種,即過高電壓和過低電壓。在過低壓保護(hù)電路中,為了避免負(fù)載長時(shí)間處于低壓狀態(tài),并引斷路現(xiàn)象發(fā)生,就需要采用穩(wěn)壓管了。
穩(wěn)壓二極管的過壓保護(hù)應(yīng)用
電路中,一旦電源電壓VCC超過穩(wěn)壓管Z的擊穿電壓,穩(wěn)壓管就會(huì)導(dǎo)通使繼電器的觸點(diǎn)吸合接通,使負(fù)載RL回到正常工作狀態(tài)。
如果VCC低于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值,那么繼電器觸點(diǎn)不動(dòng)作,負(fù)載RL正常工作。
(3)限幅電路
在反向比例電路中,運(yùn)算放大器的反相引腳為輸入電壓,輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:
Vout = -R3/R1×Vin
穩(wěn)壓二極管的限幅電路應(yīng)用
為了防止運(yùn)算放大器的輸出電壓超過限定值,一般在放大器上跨接一對(duì)穩(wěn)壓管,通過對(duì)輸入限幅,把輸出電壓的峰值限制在穩(wěn)定電壓值以內(nèi)。
(4)溫度補(bǔ)償
在對(duì)穩(wěn)壓要求較高的電路當(dāng)中,需要考慮溫度對(duì)電壓的影響。由于穩(wěn)壓二極管的溫度系數(shù)很小,用溫度互補(bǔ)型穩(wěn)壓二極管可實(shí)現(xiàn)簡單高效的穩(wěn)壓效果。
其實(shí),溫度互補(bǔ)型穩(wěn)壓二極管內(nèi)部有兩只普通的穩(wěn)壓二極管,這兩只管子的溫度特性正好相反。
用溫度互補(bǔ)型穩(wěn)壓二極管進(jìn)行溫度補(bǔ)償
也就是說,在溫度升高或下降時(shí),如果一只管子的壓降下降,另一只管子的壓降就升高,反之亦然。
這樣,不管溫度如何變化,穩(wěn)壓管兩端的壓降總會(huì)保持不變,實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載電壓的溫度補(bǔ)償。
作為一種超低成本的電路保護(hù)元件,加上靈活的外圍電路配置,穩(wěn)壓二極管深受電子工程師的歡迎。在萬眾創(chuàng)新的創(chuàng)客時(shí)代,穩(wěn)壓二極管將從成為DIY愛好者的理想穩(wěn)壓選擇。
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