在二极管家族,稳压二极管属于异类,因为其他二极管工作于正向导通状态,而稳压管则工作于反向击穿状态。稳压管也称作齐纳二极管,导通后电流增大而电压基本保持稳定,为电路提供稳定的电压输出。
正是凭借这些特性,稳压二极管在很多电路当中均有应用,包括稳压电源、限幅电路、过压保护电路、补偿电路、电子点火器、直流电平平移等当中。
(1)稳压电路
稳压是稳压二极管的天职,虽然同三端稳压器等高级稳压器件相比,单独一个稳压管的效果并不理想,但是谁都无法否认稳压二极管的价格优势,单只成本还不到一支引线电阻的价格,即使做一些外围补偿,总体价格也不高。
稳压二极管的天职
在常见的阻容降压电路中,如果RL负载电流增大,电阻器R2上的压降也将增大,导致负载电压随之降低。采用稳压管后,只要稳压管Z1两端电压稍有下降,流过的电流就会剧烈减小,也实现了负载电压也就基本稳定。
对于负载电流减小的情况,具体稳压过程则与上述过程正好相反。
(2)过压保护
过压有两种,即过高电压和过低电压。在过低压保护电路中,为了避免负载长时间处于低压状态,并引断路现象发生,就需要采用稳压管了。
稳压二极管的过压保护应用
电路中,一旦电源电压VCC超过稳压管Z的击穿电压,稳压管就会导通使继电器的触点吸合接通,使负载RL回到正常工作状态。
如果VCC低于稳压管的稳定电压值,那么继电器触点不动作,负载RL正常工作。
(3)限幅电路
在反向比例电路中,运算放大器的反相引脚为输入电压,输出电压与输入电压之间的关系为:
Vout = -R3/R1×Vin
稳压二极管的限幅电路应用
为了防止运算放大器的输出电压超过限定值,一般在放大器上跨接一对稳压管,通过对输入限幅,把输出电压的峰值限制在稳定电压值以内。
(4)温度补偿
在对稳压要求较高的电路当中,需要考虑温度对电压的影响。由于稳压二极管的温度系数很小,用温度互补型稳压二极管可实现简单高效的稳压效果。
其实,温度互补型稳压二极管内部有两只普通的稳压二极管,这两只管子的温度特性正好相反。
用温度互补型稳压二极管进行温度补偿
也就是说,在温度升高或下降时,如果一只管子的压降下降,另一只管子的压降就升高,反之亦然。
这样,不管温度如何变化,稳压管两端的压降总会保持不变,实现了对负载电压的温度补偿。
作为一种超低成本的电路保护元件,加上灵活的外围电路配置,稳压二极管深受电子工程师的欢迎。在万众创新的创客时代,稳压二极管将从成为DIY爱好者的理想稳压选择。
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