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稳压管又叫齐纳二极管#xff0c;Zener Diodes。利用PN结反向击穿状态#xff0c;其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象#xff0c;制成的起稳压作用的二极管。 稳压二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿…一、稳压管的原理
稳压管又叫齐纳二极管Zener Diodes。利用PN结反向击穿状态其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象制成的起稳压作用的二极管。 稳压二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上反向电阻降低到一个很小的数值在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定 稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用通过串联就可获得不同的的稳定电压
二、稳压管的伏安特性曲线 三、稳压管手册参数示例及解析说明
1、Vz稳压值高于Vz电压稳定在Vz低于Vz稳压管不工作开路状态。
2、Zzt和Zzk动态电阻单位电流变化引起的电压的变化dv/di这个值越小代表稳压管性能越好意思就是电流变化很大时电压变化也很小。同一个稳压管时这个动态电阻也是随着电流变化而变化的电流变化大时动态电阻小电流变化小时动态电阻大。 以SML4734为例 ZztIzt就是Izt在45mA时测得的Zzt最大50欧姆。 ZzkIzk就是Izk在1mA时测得最大动态电阻是600欧姆。
3、Ir反向漏电流IrVrVr2V测得的最大电流10uA
4、PD耗散功率流进稳压管的功率不能超过这个值。 SML4728 to SML4764A 的耗散功率均为1W,如下图所示
5、动态电阻特性 二极管的正向动态电阻在小电流时比较大在大电流时比较小。 二极管的反向动态电阻在击穿前动态电阻很大在击穿后动态电阻很小。稳压二极管就是利用击穿时动态电阻很小进行稳压的。
四、稳压管仿真测试
仿真使用的稳压管是1N2804,其参数如下图所示:
来看仿真电路 1、R1 :20K , RL: 2K VS1 35V 稳压管1N2804的稳压值为6.8V 这里设置的参数单纯分压让稳压管两端的电压低于6.8V,处于非工作状态 单纯分压理论计算UO 35× (RL/R1RL) 35×2/22 3.18V 仿真结果为
与理论相符此时稳压管两端的电压低于稳压值所以此时稳压管是没有工作的。
2、R1 :8K , RL: 2K VS1 35V 稳压管1N2804的稳压值为6.8V 这里设置的参数单纯分压让稳压管两端的电压高于于6.8V,处于工作状态 单纯分压理论计算UO 35× (RL/R1RL) 35×2/10 7V 实际仿真结果为
可以看到理论计算稳压管两端的分压大于7V,那么稳压管应该已经处于工作状态了仿真结果也说明了这一点此时稳压管把输出稳在6.03V稳压管上的电流为607.84uA。
修改负载大小 RL 30KR1保持为8K
此时稳压管依旧处于工作状态且输出电压只有微小变化流经稳压管的电流却有了明显的变化。
你可能会问为什么稳压输出不是6.8V ? 需要知道6.8V的稳压结果是稳压管的电流达到1.85A来看下一个仿真电路
3、R1 :8K , RL: 2K VS1 35V 稳压管1N2804的稳压值为6.8V 这里设置的参数单纯分压让稳压管两端的电压高于于6.8V,处于工作状态
假设一下如果此时稳压管稳压结果为6.8V. 我们实际可以计算出R1的阻值 R1 (35-6.8)/1.85 15.24Ω 这里忽略了负载上的电流mA级 看下仿真电路
修改了R1,稳压管上的电压稳在了6.8V。
五、总结扩展
1、从上面的仿真结果来看稳压管在实际使用中标称的稳压值可能达不到也可能达得到能不能达到取决于实际的工作电流以及稳压管上的电压。
2、上面仿真使用的稳压管是一种功率比较大的稳压管所以达到标称稳压电压时的电流比较大的现实中可能不常用得到这么大电流的稳压管大多稳压管应该都是通过稳压管的电流在几十或几百mA时就能达到标称稳压电压了。下图是1N2804的封装形式及功率可想而知为什么它在达到稳压值6.8V时的电流有1.85A。 3、举一个小电流的稳压管的仿真例子来佐证下第2点。 稳压管1N4625 稳压值为5.1V, 通过稳压管的电流为250uA时就能使稳压管的稳压值为5.1V ,下图是手册。 我们试下仿真电路 此时由于稳压管两端的电压没有高于5.1V稳压管没有工作。
计算一下当R1取值为多少时可以是稳压管稳压5.1V 负载上的电流IL 5.1/2 2.55mA R1 (35-5.1)/(250uA 2.55mA ) 29.9/2.8 10.678K
我们把R1的阻值修改为10.678k,来进行仿真看下 从上面可以看出最终却是将输出电压稳在了5.1V。
4、稳压管多个串连在一起也可以达到不同的稳压效果。 两个5.1V串联使用就可以拥有10.2V的稳压效果 5、稳压管还可以这么用。
