當電網電壓波動或負載RL變化時,自動調節使直流輸出電壓穩定。主要器件:穩壓二極體,限流電阻。
穩壓二極體概述
穩壓二極體又叫齊納二極體。利用pn結反向擊穿狀態,其電流可在很大範圍內變化而電壓基本不變的現象,製成的起穩壓作用的二極體。更多新能源汽車資訊,在「優能工程師」,由易到難,由淺入深,全方位學習,維信館主。
此二極體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。在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很小的數值,在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定,穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極體可以串聯起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯就可獲得更高的穩定電壓。
電路分析:
本例電路是最簡單的穩壓管穩壓電路,由限流電阻R1和穩壓管D1組成。Ui是輸入電壓;Uo是輸出電壓,即穩壓管兩端的電壓Vz(電路是並聯)。本例電路既可以作為基準電壓源,也可以單獨作為輸出電壓固定、負載電流較小的穩壓電路中使用,實用性較強。
其穩壓原理如下:
當負載電阻不變,輸入電壓Ui增大(或者輸入電壓不變,負載電阻RL增加)時,輸出電壓Uo將上升,使穩壓管D1的反向電壓會略有增加,隨之流過穩壓管D1的電流增加,於是流過電阻R1的電流將增加,限流電阻R1上的壓降將變大,使得Ui增量的大部分壓降在R1上被消耗,從而使輸出電壓Uo基本維持不變。
反之,當負載電阻不變,輸入電壓Ui下降(或者輸入電壓不變,負載電阻RL減小)時,輸出電壓Uo將下降,使穩壓管D1的反向電壓也隨之下降,流過穩壓管D1的反向電流也略微下降,於是,流過電阻R1的電流將減少,限流電阻R1上的壓降將變小,這樣Uo的電壓又會上升,這樣穩定後,電壓Uo還是基本維持不變。
四款二極體穩壓電路詳解
1、浪湧保護電路
穩壓管在準確的電壓下擊穿,這就使得它可作為限制或保護之元件來使用,因為各種電壓的穩壓二極體都可以得到,故對於這種應用特別適宜。圖中的穩壓二極體D是作為過壓保護器件。只要電源電壓VS超過二極體的穩壓值D就導通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開。
2、電弧抑制電路
在電感線圈上並聯接入一隻合適的穩壓二極體(也可接入一隻普通 二極體原理一樣)的話,當線圈在導通狀態切斷時,由於其電磁能釋放所產生的高壓就被二極體所吸收,所以當開關斷開時,開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業上用得比較多,如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
3、電視機裡的過壓保護電路
EC是電視機主供電壓,當EC 電壓過高時,D導通, 三極體BG導通,其 集電極電位將由原來的高電平(5V)變為低電平,通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態。
4、串聯型穩壓電路
在此電路中,串聯穩壓管,BG的基極被穩壓二極體D鉗定在13V,那麼其發射極就輸出恆定的12V電壓了。這個電路在很多場合下都有應用。
總結:
不管是變化量增加還是減少。都會造成限流電阻R壓降的變化,從而維持輸出的穩定。
可見,除穩壓管外,限流電阻R的選取也是這個電路的關鍵點。下面是限流電阻R的選取計算方法:
穩壓管的選取原則:
1、穩壓管能夠穩壓的最大電流Izmax應大於負載電流最大值ILmax的1.5到3倍。
2、穩壓電路的輸入電壓Ui》Uo,一般選取2到3倍的Uo。輸入電壓不能太大,否則容易燒掉限流電阻和穩壓管。
注意:
本例電路雖然簡單實用,但是也有它的缺點:輸出電壓Uo不可調;穩壓管的Iz電流動態範圍很小,限制了它的使用範圍。
常在一些數字電路中,用做基準電壓源。