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【电子元件】稳压(齐纳)管 Zener Diode

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  • 一、稳压二极管 Zender Diode
    • 工作原理
    • 使用稳压管
      • 反复使用稳压管
      • 两根稳压管串联
    • 常见参数
    • 附注
  • 二、三端集成稳压电路

一、稳压二极管 Zender Diode

利用,其基本不变起稳压作用的二极管。 稳压二极管

工作原理

稳压二极管伏安特性曲线的正向特性与普通二极管相似,但区别在于当反向电压达到一定程度时。如果热击穿,二极管的反向电压会被反向击穿。 当反向电压低于反向击穿电压时,反向电阻大,反向漏电流小。

但当反向电压接近反向电压的临界值时,,称为,在这个临界击穿点,反向电阻突然下降到一个非常小的值。尽管电流在很大范围内发生变化,但,从而实现了二极管的稳压功能。

因此,稳压管常用作稳压器和电压基准元件,并根据其击穿电压大小进行分类:3V (两端3V电压,与稳压管自己的极性相反),4V3,5V1,5V6,8V3,12V (不常见),13v (常用),18V,27V,30V等。

使用稳压管

稳压管电路与伏安特性曲线分为三个工作区域有关。这三个工作区域类似于普通二极管,但有多种接入方法: 正向:

  1. :未达到开启电压 Vf,截止状态。
  2. :随着正偏压的增加,正电流迅速增加 该区域稳压管正连,普通二极管使用,但不同类型的稳压二极管正导电压 Vf 不同。

反向:

  1. :当反向电压未达到时Vz稳压二极管以前没有导通;当反向偏压接近时 Vz 值时,稳压二极管开始导通,产生 Iz 电流。反向电流会随着反向偏压的增加而剧烈变化。
  2. :稳压二极管工作区 反向偏压的变化范围很小,是稳压二极管的工作点和稳压值。

反复使用稳压管

需要稳压管二极管联合电路工作。

如果从负端到正端的电流足够大(大于),也不能太大,否则短路,可以增加限流电阻),两端稳定形成稳定电压,稳定电压。如下图所示,电阻R1.限流电阻。 如果电网电压升高,即电路输入电压 Vdc 升高会导致负载电压 Vo 上升。稳压管 D1 与负载并联,Vdc 流过稳压管的电流会急剧增加,导致流过限流电阻 R1 增加上部电流和电压,从而增加上部电流和电压 Vo 两端的电压基本保持不变。

若在工作中 Vdc 负载电流增加不变,限流电阻增加 R1 上部压降会增加,导致负载电压 Vo 但只要 Vo 电压下降一点,稳压管的电流会迅速降低 R1 降低压降,保持负载电压 Vo 的稳定。

注意:R电阻必须存在,直接接入会导致稳压二极管电流过大而烧毁;RL负载值也会有限制(如果负载电流大于限流电阻电流,齐纳二极管的电流方向会根据基尔霍夫电流定律出错)。

两根稳压管串联

  • 如果两个稳压二极管反向串联,当正反向电压达到稳压值时,电压被钳位(即不能再升高)。
  • 两个二极管反向串联后,可以对并联电路进行过压保护。当电路过压时,二极管首先突破短路。 当u的绝对值较大时,一个二极管是正偏的,另一个二极管是反偏的稳压状态,从而起到钳位电压的作用。
  • 通常在功率较大的放大电路中,功率管的栅极G和源极S发射结成稳压二极管,通过限制电压对G-S起保护作用,防止G-S它们之间的绝缘层被过高的电压击穿。

例题如下:

常见参数

常见参数 英文 符号 单位
稳定电压 Nominal Zener Voltage Vz @ Iz V
稳定电流 Zener Current Iz mA
耗散功率 Power Dissipation Pm W

附注

稳压二极管、DCDC芯片、LDO芯片相似,但不能替代电源芯片:

  1. 稳压二极管不适用于大负荷场景,大电流场景发热严重,一般适用于几十毫安负荷场景;
  2. 缺乏反馈电路,存在输出不稳定的问题。负载和输入电源的跳电压剧烈波动。

二、三端集成稳压电路

顾名思义,三端IC指这种稳压集成电路,只有输入端、接地端和输出端三个引脚输出。它看起来像一个普通的三极管,TO-标准封装220,也有9013的样子TO-92包装(正电压输出78××79系列和负电压输出××系列)。

TO-220封装外形( Transistor Outline Package)是大功率晶体管、中小型集成电路等常用的直插式封装形式。 该系列集成稳压IC78或79型号后面的数字代表三端集成稳压电路的输出电压。例如,7806表示输出电压为正6V,7909表示输出电压为负9V。

电路中的代表符号如下:

  • 需要一个能输出1.5A上述电流的稳压电源:通常使用几个三端稳压电路并联,使其最大输出电流为N个1.5A(大电流输出时,散热器尺寸应足够大,否则会导致高温保护或热击穿),但应注意:并联集成稳压电路应采用同一制造商和批号的产品,以确保参数的一致性。此外,在输出电流上留有一定的余量,以避免其他电路的连烧毁,当个别集成稳压电路失效时。
  • 典型电路:输出正5V稳压电源电路的直流电压。IC7805采用集成稳压器,C1、C二是输入端和输出端的滤波电容,RL负载电阻。 78**稳压集成块的极限输入电压为35V,最低输入电压高于输出电压V。多个78系列多个78系列的稳压器。

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