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穩(wěn)壓管,又叫齊納二極管,是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管,是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。穩(wěn)壓管在電路設計中也是比較常用的一種元器件,穩(wěn)壓管屬于二極管中的一種,主要工作于PN結(jié)的反向擊穿區(qū)。穩(wěn)壓管在電路中的主要作用有:
(1)當電壓基準源;
(2)穩(wěn)壓器,抑制電壓波動使電壓穩(wěn)定;
(3)在電路中當其他電子元器件的保護作用,比如限壓(過壓保護)或限流,抑制電路中的電弧等。
穩(wěn)壓管該怎么選擇呢?
首先根據(jù)電路的原理選擇所需的穩(wěn)壓值UZ,其次再參考穩(wěn)壓管的其它參數(shù),比如:
(1)穩(wěn)定電流IZ,穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流是一個范圍,有典型值,最小穩(wěn)定電流IZMIN和最大穩(wěn)定電流IZMAX,穩(wěn)壓管正常穩(wěn)壓時其工作電流范圍為IZMIN~IZMAX之間,超過該電流值穩(wěn)壓管會燒毀!小于該電流值達不到穩(wěn)壓效果;(電路一點通)
(2)溫度系數(shù),穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UZ會隨溫度系數(shù)而改變,其穩(wěn)壓值溫漂越小穩(wěn)壓管性能越好;
(3)動態(tài)電阻RZ,穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻指的是穩(wěn)壓管兩端的電壓與電流的比值,該比值會隨著工作電流改變而改變。選擇動態(tài)電阻較小的穩(wěn)壓管,其性能更好;
(4)還有一些相對來說不是很重要的參數(shù),耗散功率PZ,漏電流等。
穩(wěn)壓電路當中怎么選擇電阻?
如下圖為穩(wěn)壓管所形成的電路,限流電阻該如何選擇呢?怎么計算?這個需要根據(jù)輸入電壓的范圍、穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值、穩(wěn)壓管的正常穩(wěn)壓電流范圍以及負載電流進行計算。
(1)若穩(wěn)壓管后端的負載非常小,只作為基準源,負載電流可忽略不計,此時計算限流電阻R還是非常方便的,R=(Uin-UZ)/IZ,其中Uin為輸入電壓,UZ為穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值,IZ為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流,可選其典型值即可。
(2)當負載較大,其電流不可忽略時,限流電阻的電流=穩(wěn)壓二極管的電流+負載電流,即(Uin-UZ)/R=IZ+UZ/RF,IZMIN≤IZ≤IZMAX,根據(jù)公式及各參數(shù)限制,選擇最佳限流電阻R的值即可。比如輸入電壓10V~12V,穩(wěn)壓值為3.3V,負載電流為20mA,穩(wěn)壓管工作電流為5mA~50mA,則10V~12V-3.3V/R=5mA~50mA+20mA,即6.7V~8.7V/R=25mA~70mA,即R=6.7V~8.7V/25mA~70mA,可得124<R<268,限流電阻R可選200Ω。功率P=U^2/R=8.7*8.7/200=0.378(W),可選擇功率為0.5W或1W的電阻。
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