本文主要介紹如何確定齊納二極管的限流電阻(齊納二極管需要限流電阻嗎)，下面一起看看如何確定齊納二極管的限流電阻(齊納二極管需要限流電阻嗎)相關(guān)資訊。
(一)齊納二極管的工作原理
齊納二極管的作用:
齊納二極管也叫穩(wěn)壓二極管，一般在電路中起穩(wěn)壓的作用，也可以為電路提供參考電壓值。
齊納二極管:的工作原理
齊納二極管采用特殊工藝制造，使其在反向擊穿時能夠長時間穩(wěn)定工作而不被損壞，而工作在反向擊穿狀態(tài)的齊納二極管兩端電壓波動范圍很小，只要工作電流保持在一定范圍內(nèi)，這就是齊納二極管實現(xiàn)穩(wěn)壓的特性。
圖1是穩(wěn)壓管的伏安特性曲線。在正常穩(wěn)壓工作狀態(tài)下，穩(wěn)壓管工作在圖中ab段。
(二)齊納二極管重要參數(shù)的意義齊納二極管重要參數(shù):
1、穩(wěn)定的電壓
穩(wěn)壓是一個指標，叫做穩(wěn)壓，理想齊納二極管的穩(wěn)壓值是一個固定的電壓值，但真實齊納二極管的實際穩(wěn)壓會在一定范圍內(nèi)波動。有些型號的齊納二極管應(yīng)用手冊會給出標稱穩(wěn)壓值、最小穩(wěn)壓值和最大穩(wěn)壓值，但有些手冊只給出標稱穩(wěn)壓值。
圖2顯示了穩(wěn)壓器1n4733ag應(yīng)用手冊中給出的穩(wěn)定電壓值..
2、最大耗散功率
最大耗散功率是指能穩(wěn)定工作的最大功率值，穩(wěn)壓器的功率在工作電路中不應(yīng)超過這個值。
圖3顯示了穩(wěn)壓器1n 47 xxxg應(yīng)用手冊中給出的最大功耗值。
3.額定工作電流(izt)
額定工作電流是指穩(wěn)壓管能長期穩(wěn)定工作并具有最佳穩(wěn)壓性能時對應(yīng)的工作電流值。
圖4顯示了穩(wěn)壓器1n4733ag應(yīng)用手冊中給出的額定工作電流..
4.最小穩(wěn)定工作電流
最小穩(wěn)定工作電流是指能使穩(wěn)壓管具有穩(wěn)壓功能的最小工作電流。如果穩(wěn)壓管電流小于這個值，就會進入反向截止區(qū)，在這個區(qū)穩(wěn)壓管沒有穩(wěn)壓功能。
圖5所示為穩(wěn)壓器1n4733ag應(yīng)用手冊中給出的最小穩(wěn)定工作電流，1 ma。
5.最大穩(wěn)定工作電流
最大穩(wěn)定工作電流是指能使穩(wěn)壓管具有穩(wěn)壓功能的最大工作電流。如果超過這個電流，穩(wěn)壓管就會損壞。某些穩(wěn)壓器的應(yīng)用手冊中沒有給出最大穩(wěn)定工作電流，因為這個參數(shù)可以從標稱穩(wěn)定電壓和最大耗散功率中獲得。
6.動態(tài)阻力
電壓調(diào)節(jié)器的動態(tài)電阻等于電壓變化與電流變化之比。動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓效果越好，因為動態(tài)電阻越小，同樣的電流變化引起的電壓變化越小，所以電壓越穩(wěn)定。從穩(wěn)壓器的反向伏安特性可以看出，穩(wěn)壓器的工作電流越接近最大穩(wěn)定工作電流，動態(tài)電阻越小，越接近最小值。工作電流越大，動態(tài)電阻越大。因此，當穩(wěn)壓管的工作電流接近最大穩(wěn)定工作電流時，穩(wěn)壓效果好。
圖6顯示了穩(wěn)壓器1n4733ag應(yīng)用手冊中給出的動態(tài)電阻..
(三)齊納二極管穩(wěn)壓原理的定性分析在電路應(yīng)用中，齊納二極管一般串聯(lián)一個限流電阻，以保護齊納二極管，避免工作電流過大而損壞。此外，通過選擇合理的限流電阻值，還可以防止齊納二極管因工作電流過小而進入反向截止區(qū)，失去穩(wěn)壓效果。所以這個限流電阻r起到保護作用，同時也起到設(shè)定合適工作電流的作用。下圖7是齊納二極管的典型應(yīng)用電路:
讓 ■對圖7中典型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程進行定性分析。從圖中我們不難看出，在限流電阻一定的情況下，有兩個因素可以影響穩(wěn)壓管的工作電流。一是輸入端電壓ui的波動，二是負載電阻rl的變化?，F(xiàn)在讓我們 s假設(shè)一種情況:即輸入電壓ui不變但負載電阻rl變小時如何穩(wěn)壓。
隨著負載電阻rl的減小，負載路徑中的電流ir會直接增大，所以流過限流電阻的電流ir會增大，導(dǎo)致限流電阻的壓降增大。所以穩(wěn)壓器兩端的電壓(也就是負載電阻uo兩端的電壓)會降低，進而導(dǎo)致限流電阻降低，所以限流電阻電壓肯定會降低，最終負載電阻兩端的電壓又會升高，也就是負載電阻兩端的電壓會升高。這個過程的核心是，由于穩(wěn)壓管端電壓變小，穩(wěn)壓管兩端的電壓再次被推高，導(dǎo)致被調(diào)節(jié)的電流減小。具體變化過程如下圖8所示:
另外，如果假設(shè)負載電阻不變，輸入電壓增大或減小，穩(wěn)壓過程的推導(dǎo)和上面類似，這里不再贅述。
(四)齊納二極管典型電路限流電阻的計算下面我們針對這種典型齊納電路的一組數(shù)據(jù)來計算限流電阻的阻值。具體參數(shù)如下:
電源電壓波動范圍:13~15v
負載電阻范圍:300 ~ 500ω
穩(wěn)壓器的工作電流范圍:5～40ma
電壓調(diào)節(jié)器:6v
對于限流電阻的阻值，我們首先要知道它不能太大，也不能太小。過大會導(dǎo)致穩(wěn)壓管電流損壞，過小會導(dǎo)致穩(wěn)壓管位于反向截止區(qū)，無法進入穩(wěn)壓工作狀態(tài)。所以這個限流電阻會有一個上限值和一個下限值，導(dǎo)致穩(wěn)壓器工作在兩個極限狀態(tài)，即最小和最大電流，這兩個極限狀態(tài)是由電源電壓的波動和負載電阻的變化引起的。因此，根據(jù)前面的定性分析，我們可以很容易地分析這兩種狀態(tài)的情況，如下表所示:
可以看出，在情況2的狀態(tài)下，當負載電阻值最大時，負載路徑中的電流相對最小，而此時電源電壓最大。這兩個因素共同作用于齊納二極管，導(dǎo)致齊納二極管的電流最大。這種情況類似于水庫泄洪情況如下圖9所示:
圖9中輔助閘門的作用是配合主閘門控制水位，在適當?shù)臅r候保護主閘門，避免主閘門承受過大的水壓。當上游來水量增大時，如果主閘門同時將開度關(guān)到最小，當這兩種情況同時發(fā)生時，輔助閘門將面臨最大水流的極限。這里的儲液器模型與穩(wěn)壓電路有如下對應(yīng)關(guān)系:
主柵極負載電阻
輔助閘門壓力穩(wěn)定管
上游水量增加電源電壓增加。
關(guān)小主閘門的開度負載電阻增加
輔助門的水流量最大——穩(wěn)壓器的電流最大。
由上述關(guān)系式，我們可以計算出，當穩(wěn)壓器工作電流最小時，輸入電壓最小，負載電流最大，此時對應(yīng)的限流電阻值最大:
同樣，很容易計算出限流電阻的最小值是180ω，我們可以取中間值220ω(標準電阻中沒有230ω的電阻)。
(5)總結(jié)使用穩(wěn)壓管時應(yīng)注意的以下問題:
1.使用穩(wěn)壓器時，應(yīng)串聯(lián)一個限流電阻來保護穩(wěn)壓器，并設(shè)定其工作電流。
2.實際穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值在一個范圍內(nèi)。同一批穩(wěn)壓管的實際穩(wěn)壓值可能不同，但不會與標稱穩(wěn)壓值相差太多。
3.穩(wěn)壓管可以串聯(lián)使用。串聯(lián)有四種不同的連接，不同連接的穩(wěn)壓值也不同。一般不并行使用。
4.為了使穩(wěn)壓效果更加穩(wěn)定，需要使穩(wěn)壓管工作在適度的深擊穿狀態(tài)，所以輸入電壓值最好是穩(wěn)定電壓值的2~3倍，即uin=2~3(uzd
)，比如要穩(wěn)壓12伏，輸入電壓18伏，雖然可以穩(wěn)壓，但是穩(wěn)壓管處于淺擊穿狀態(tài)，穩(wěn)壓效果不好。
5.穩(wěn)壓器在工作狀態(tài)下的電流值不高，比如上面的1n47xxa系列最高值不到100ma，不適合大功率場合。
6.穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓有一定的范圍，不適合需要高精度電壓的場合。這時，可以用一個特殊的電壓調(diào)節(jié)器模塊來代替。
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