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稳压二极管在直流电源中的应用

引言

要理解稳压二极管的工作原理,只要了解二极管的反向特性就行了。所有的晶体二极管,其基本特性是单向导通。就是说,正向加压导通,反向加压不通。这里有个条件就是反向加压不超过管子的反向耐压值。那么超过耐压值后是什么结果呢?一个简单的答案就是管子烧毁。但这不是全部答案。试验发现,只要限制反向直流电源电流值(例如,在管子与直流电源之间串联一个电阻),管子虽然被击穿却不会烧毁。而且还发现,管子反向击穿后,直流电源电流从大往小变,直流电源电压只有很微小的下降,一直降到某个直流电源电流值后直流电源电压才随直流电源电流的下降急剧下降。正是利用了这个特性人们才造出了稳压二极管。使用稳压二极管的关键是设计好它的直流电源电流值。

稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的直流电源电压基本保持不变。 这样,当把稳压管接入直流电源电路以后,若由于直流电源直流电源电压发生波动,或其它原因造成直流电源电路中各点直流电源电压变动时,负载两端的直流电源电压将基本保持不变。

稳压二极管的工作原理,稳压二极管的应用直流电源电路

一.稳压二极管原理及特性

一般三极管都是正向导通,反向截止;加在二极管上的反向直流电源电压、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:当反向直流电源电压加到一定程度时,虽然管子呈现击穿状态,通过较大直流电源电流,却不损毁,并且这种现象的重复性很好;反过来着,只要管子处在击穿状态,尽管流过管子的电在变化很大,而管子两端的直流电源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,它的直流电源电路符号如图5-17所示。

稳压管在直流电源电路符号图

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。

稳压管的稳压特性曲线图

稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的,因此、稳压管在直流电源电路中要反向连接。稳压管的反向击穿直流电源电压称为稳定直流电源电压、不同类型稳压管的稳定直流电源电压也不一样,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,然后串联一办或几只硅二极管“枕垫”,把稳定直流电源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,二极管在直流电源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:

稳压管稳压性能的好坏判断公式

显然,对于同样的直流电源电流变化量ΔI,稳压管两端的直流电源电压变化量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直流电源电流变化的,工作直流电源电流越大。动态电阻越小。因此,为使稳压效果好,工作直流电源电流要选得合。工作直流电源电流选得大些,可以减小动态电阻,但不能超过管子的最大允许直流电源电流(或最大耗散功率)。各种型号管子的工作直流电源电流和最大允许直流电源电流,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,它的稳定直流电源电压也要发生变化,常用稳定直流电源电压的温度系数来表示这种性能例如2CW19型稳压管的稳定直流电源电压Uw= 12伏,温度系数为0.095%℃,说明温度每升高1℃,其稳定直流电源电压升高11.4毫伏。为提高直流电源电路的稳定性能,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。

二. 稳压二极管稳压直流电源电路图

由硅稳压管组成的简单稳压直流电源电路如图5- l9(a)所示。硅稳压管DW与负载Rfz,并联,R1为限流电阻。

硅稳压管组成的简单稳压直流电源电路图

这个直流电源电路是怎样进行稳压的呢?

若电网直流电源电压升高,整流直流电源电路的输出直流电源电压Usr也随之升高,引起负载直流电源电压Usc 升高。由于稳压管DW与负载Rfz并联,Usc 只要有根少一点增长,就会使流过稳压管的直流电源电流急剧增加,使得I1也增大,限流电阻R1上的直流电源电压降增大,从而抵消了Usr的升高,保持负载直流电源电压Usc 基本不变。反之,若电网直流电源电压降低,引起Usr下降,造成Usc 也下降,则稳压管中的直流电源电流急剧减小,使得I1减小,R1上的压降也减小,从而抵消了Usr的下降,保持负载直流电源电压Usc 基本不变。

若Usr 不变而负载直流电源电流增加,则R1上的压降增加,造成负载直流电源电压Usc 下降。Usc 只要下降一点点,稳压管中的直流电源电流就迅速减小,使R1上的压降再减小下来,从而保持R1上的压降基本不变,使负载直流电源电压Usc 得以稳定。

硅稳压管组成的简单稳压直流电源稳压电路图

总述

综上所述可以看出,稳压管起着直流电源电流的自动调节作 用,而限流电阻起着直流电源电压调整作用。稳压管的动态电阻越小,限流电阻越大,输出直流电源电压的稳定性越好。

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