稳压管稳压电路参数选择,限流电阻如何选择?

侯佳仪


朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。稳压二极管与普通二极管一样都具有正向导通,反向截止的特点。我们知道一般的二极管要是给它加反向电压的时候,如果超过了它的承受能力时,二极管就会击穿损坏。但是我们会看到在电路中有一种二极管从外观和它的正向导通特性来说与普通二极管很有相似之处,从它的反向特性来说有点特殊,这种二极管我们称之为稳压二极管。

稳压二极管的稳压过程

稳压二极管的反向电压如果加到一定很高的时候,稳压二极管就会因被击穿而通过较大的电流,然而这种现象正是我们所希望的,因为这种稳压二极管就是在这种击穿状态下工作的。只要稳压管正常工作,它就一直处于这种被击穿的状态,此时通过它的电流大而管压降变化的却非常的小,因此它能够起到稳压的作用,我们也把它称之为齐纳二极管。

稳压二极管主要电路参数和限流电阻

1、稳压管主要电路参数

一般情况下稳压二极管都是由硅材料制作的,在工作时只要它的反向击穿电流小于稳压二极管的最大允许电流,这个稳压管就不会损坏,因此我们就要限制它的工作电流。要达到这种正常的工作状态就要考虑以下的主要电路参数,首先要考虑的是稳定的电压值Uz,它是指当稳压管中的电流值在规定的范围内时,它两端的电压值Uz。因为稳压管的型号很多,比如1N4728A的稳压值是3.3V、1N4733的稳压值是5V、1N4735的稳压值是6.2V等等。

其次是它的稳定电流Iz这个参数,它是指稳压管正常工作时它的稳定电流值。这个稳定电流值有最小值稳定电流值Izmin和最大值稳定电流值Izmax。

再次就是要考虑稳压管的最大耗散功率值Pzmax,它是指稳压管正常工作时所能承受的功率。比如我今天维修的一个养生壶,它的电路板中就用了一个1N4733A的稳压二极管,它的功率就是1瓦的。

2、稳压管的限流电阻选取方法

从下图可以看到,我们利用稳压管的电流变化,会引起限流电阻R两端电压的变化,从而就能够起到稳定电压的目的。因此在这个电路中电阻R的作用不但起到调压作用,而且还具有限流的作用。那么这个限流电阻我们可以根据下列式子计算出来,那就是:

上面的式子中,VS代表的时稳压管的输入电压、Vz代表的是稳压管的电压、Iz 代表稳压管的最小工作电流、 IL(Max)代表的是负载的工作电流。这样以来我们假设下图的稳压二极管输入电压U1=9V,稳压二极管稳定电压Uz=5V,最小稳定电流Izmin=4mA,负载电流IL=20mA,那么我们就可以根据式子得出它的限流电阻R就等于

(9V-5V)/(4mA+20mA)=4V/24mA=167欧姆,那么这个R我们可以实际取得150欧姆就可以了。以上就是稳压管限流电阻的计算方法,仅供朋友们参考。

稳压管使用时的经验之谈

我们在使用稳压管时要注意以下几个方面,第一就是在电路中需要反接才能起到稳定电压的作用,也就是说稳压管的负极接电路中的高电位,正极接地电位,如果接反的话就会因电流过大而烧毁稳压管。第二点就是稳压二极管必须在电源电压高于它的稳压值时才能够稳压,说到这里我又想起了今天维修养生壶的事情,这个电路的故障就是由于电路中的阻容降压环节中的电容失效造成了稳压管的输入电压过低只有2.7V,因为稳压管1N4733的稳压值是5V,所以达不到它的稳压值,造成驱动不了电路板中的微控制芯片,造成了整个电路无法正常工作。第三点就是如果使用一个稳压管达不到稳压值时可以用多个稳压管串联使用,切记一定不要并联使用。

以上就是我对这个问题的回答。欢迎朋友们参与讨论,敬请关注电子及工控技术,感谢点赞。


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设计稳压二极管电路时需要注意反向击穿电流

稳压二极管叫Zener,除了有着二极管的单向导通特性,还有着反向击穿稳压的特性。当稳压二极管被反向击穿后,电压不会随电流的变化而变化。

稳压二极管设计稳压电路

使用稳压二极管时,需要注意两个重要参数:

Iz:反向击穿电流,反向电流需要达到击穿电流Iz,才会有稳压效果。

Izm:最大反向电流,通过稳压二极管的反向电流不能超过它的最大反向电流Izm,超规格使用会烧坏。

使用稳压二极管时,稳压二极管的负极需要连接到电源的正极,稳压二极管的负极连接到电源的正极,才能实现反向击穿稳压。

使用稳压二极管设计稳压电路时,需要合理设置限流电阻和负载的功率。输入的电流会分流为两部分,一部分流过稳压二极管(Iz),另一部分流过负载(Io),I=Iz + Io。如果负载(RL)功率过大,导致Iz小于稳压二极管的反向击穿电流,电压会被拉低,失去稳压效果如果输入的电流过大,而负载的功率过小,导至通过稳压二极管的反向电流Iz大于稳压二极管的最大反向电流Izm,稳压二极管会烧坏。设计电路的时候,需要根据负载(RL)的电流设置合适的限流电阻R。假如Ui=15V,VZ=12V,稳压二极管反向击穿电流(Iz)=3mA,稳压二极管最大反向电流(Izm)=50mA,那么Iz+Io的最小值为3mA,Iz+Io最大值为53mA;R=(15-12)/0.053=56.6Ω,限流电阻阻值必须大于56.6Ω。假如限流电值设定为100Ω,那么I=Iz+Io=(15-12)/100=30mA,因为Iz最小为3mA,所以,负载工作电流不能大于27mA,如果负载电流大于27mA,电压将被拉低。

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稳压管在电路设计中也是比较常用的一种元器件,稳压管属于二极管中的一种,主要工作于PN结的反向击穿区。稳压管在电路中的主要作用有:(1)当电压基准源;(2)稳压器,抑制电压波动使电压稳定;(3)在电路中当其他电子元器件的保护作用,比如限压(过压保护)或限流,抑制电路中的电弧等。

▲稳压管

稳压管该怎么选择呢?

首先根据电路的原理选择所需的稳压值UZ,其次再参考稳压管的其它参数,比如:(1)稳定电流IZ,稳压管的稳定电流是一个范围,有典型值,最小稳定电流IZMIN和最大稳定电流IZMAX,稳压管正常稳压时其工作电流范围为IZMIN~IZMAX之间,超过该电流值稳压管会烧毁!小于该电流值达不到稳压效果;(2)温度系数,稳压管的稳压值UZ会随温度系数而改变,其稳压值温漂越小稳压管性能越好;(3)动态电阻RZ,稳压管的动态电阻指的是稳压管两端的电压与电流的比值,该比值会随着工作电流改变而改变。选择动态电阻较小的稳压管,其性能更好;(4)还有一些相对来说不是很重要的参数,耗散功率PZ,漏电流等。

稳压电路当中怎么选择电阻?

如下图为稳压管所形成的电路,限流电阻该如何选择呢?怎么计算?这个需要根据输入电压的范围、稳压管的稳压值、稳压管的正常稳压电流范围以及负载电流进行计算。

▲稳压管电路

(1)若稳压管后端的负载非常小,只作为基准源,负载电流可忽略不计,此时计算限流电阻R还是非常方便的,R=(Uin-UZ)/IZ,其中Uin为输入电压,UZ为稳压管的稳压值,IZ为稳压管的稳定电流,可选其典型值即可。

(2)当负载较大,其电流不可忽略时,限流电阻的电流=稳压二极管的电流+负载电流,即(Uin-UZ)/R=IZ+UZ/RF,IZMIN≤IZ≤IZMAX,根据公式及各参数限制,选择最佳限流电阻R的值即可。比如输入电压10V~12V,稳压值为3.3V,负载电流为20mA,稳压管工作电流为5mA~50mA,则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,限流电阻R可选200Ω。功率P=U^2/R=8.7*8.7/200=0.378(W),可选择功率为0.5W或1W的电阻。

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