稳压二极管的使用

本文详细介绍了稳压二极管的主要参数及其在电路中的应用。包括稳定电压、稳定电流、动态电阻等,并提供了如何选择合适的限流电阻的方法。

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1N4727 DataSheet
稳压二极管的主要参数[1][2]
      1.Vz— 稳定电压。
      指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别,同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。从上面的datasheet可以知道,1N4727的Vz=3V, 1n4728的Vz=3.3V。
      2.IzT— 稳定电流。
      指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时,稳压管虽并非不能稳压,但稳压效果会变差;高于此值时,只要不超过额定功率损耗,也是允许的,而且稳压性能会好一些,但要多消耗电能。
      3.rzJ— 动态电阻。
      指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变,一般是工作电流愈大,动态电阻则愈小。上面的datasheet可以知道,1N4727在Iz=1mA的时候,rzJ=400Ω
      4.Pz— 额定功耗。
      由芯片允许温升决定,其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V,Izm为20mA,则该管的Pz为60mWo
      5.Ctv— 电压温度系数。
      是说明稳定电压值受温度影响的参数。例如2CW58稳压管的Ctv是+0.07%/°C,即温度每升高1°C,其稳压值将升高0.07%。
      6.IR— 反向漏电流。
      指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时,IR=O.1uA;在VR=6V时,IR=10uA。 对于稳压二极管来说,稳压二极管的反相就是二极管的正向,即稳压二极管正端接正,负端接负,这样的话与稳压二极管的用法的接法相反,不起稳压作用。

稳压二极管接法
稳压二极管电路限流电阻的选取
R太大,则Ir很小,当Il增大时,稳压管的电流可能减小到临界值以下,失去稳压作用;
R太小,则Ir很大,当Rl很大或开路时,Ir都流向稳压管,可能超过其允许定额而造成损坏。
   公式:
                      (Uimin-Uz)/(Izmin+Ilmax) > R > (Uimax-Uz)/(Izmax+Ilmin)
   当两者不能同时满足时,说明在给定条件下已超出稳压管的工作范围,需限制输入电压Ui或负载电流Il的变化范围,或选用更大容量的稳压管。
   Izmax稳压管允许的最大工作电流
   Uzmax电网电压最高时的整流输出电压
   Ilmax负载电流的最大值
简化计算[5]
限流电阻主要考虑负载电流要多大,而不是是稳压管最小工作电流,
(输入电压—稳压电压)/电路最大工作电流=限流电阻
(稳压管最小工作电流一般可以忽略不计)。
还有一个参数要复核,就是稳压管的功率,在电路最小工作电流时,
稳压管上分流的电流×稳压值=稳压管的功率,是否大于稳压管极限功率。

我们可以采用multisim的参数仿真功能而确定限流电阻R1的取值。
Multisim——Simulate——Analyses——Parameter Sweep

Output选项卡中把输出电压V[5]加到右边的白框中

再选择Analysis Parameters选项卡

Simulate

     可以看到只有当R1=100Ω时,Vo=3.3V,R1<100Ω时,Vo>3.3V,R1很小时,Vo很大,有可能超过稳压二极管的定值而使稳压二极管烧坏。
R1>100Ω时,Vo<3.3V,R1很大时,Vo很小,稳压二极管根本起不到稳压的作用。
当然考虑这些时要考虑负载的大小,通常负载都很大,而稳压二极管的动态电阻都很小,这时候流过限流电阻的电流基本都流到稳压二极管那里了,这时可以估算所选取的限流电阻的大小。
从1N4728的datasheet可以知道,稳压二极管1N4728的工作电流IzT=76mA,最大电流为Izm=275mA,假设1N4727的动态电阻rz<<RL负载
限流电阻R1最好大于31.6Ω,不然流过稳压二极管的电流过大,会烧毁稳压二极管。
1N4728的稳定电压为3.3V,稳定电流为76mA,因此限流电阻R1的取值为114.4Ω。




<think>好的,我现在需要回答用户关于稳压二极管应用电路设计及实例的问题。首先,用户提供了两个引用,分别来自参考1和参考2。我需要结合这些信息来构建回答,同时遵循之前的系统级指令,比如使用正确的中文回答、生成相关问题、正确引用标记等。 首先,用户明确提到想查找稳压二极管的应用电路设计或实例。根据引用1稳压二极管的应用包括稳压电源、限幅电路、过压保护电路、补偿电路等。引用2则提供了选型参数,比如Vz、IZT、动态电阻等。因此,我需要将这些信息整合到回答中,给出具体的电路实例,并解释设计要点。 接下来,我需要考虑回答的结构。根据示例,回答应该分点清晰,每个电路实例可能需要一个小标题,然后详细说明电路结构、元件选型、工作原理,并引用对应的引用内容。同时,每个引用标记需要自然地放在句末。 例如,第一个应用实例是典型直流稳压电路,引用1提到了这个,所以需要在这里加入[^1]。在解释电路时,需要结合引用2中的参数,比如Vz、R1的计算、IZT的选择,所以这里可能需要引用[^2]。 然后,过压保护电路和限幅电路同样需要引用对应的部分。在过压保护电路中,稳压二极管用于保护负载,当电压超过Vz时导通,这里需要说明选型时Vz应略高于正常工作电压,参考引用2中的参数,比如IZK和动态电阻。 限幅电路部分,引用1提到限幅电路,所以需要结合这部分,说明如何利用稳压二极管限制信号幅度,同时引用2的参数如动态电阻对信号失真的影响。 此外,设计要点部分需要总结选型的关键参数,如Vz、IZT、动态电阻、耗散功率等,这些信息来自引用2,所以每个要点后都需要引用。 最后,生成相关问题,这部分需要根据用户可能的进一步疑问来提问,比如参数选择、应用场景比较、温度影响、多级应用等,确保问题相关且有引导性。 需要注意的是,所有数学表达式或公式要使用$...$或$$...$$格式,比如计算电阻R1使用公式。同时,回答要使用中文,结构清晰,分点说明,并在适当的位置添加引用标识,确保不遗漏任何引用来源。 检查是否有遗漏的应用电路,比如补偿电路,但引用1中没有详细说明,可能无法展开,所以可能不提及。确保每个电路实例都有对应的引用,并且设计要点中的参数解释正确引用了引用2的内容。 最后,确保生成的三个相关问题与用户查询相关,能够引导用户进一步探索,比如如何选择参数、不同应用的比较、温度影响等,这样可以帮助用户深入理解稳压二极管的应用设计。</think>### 稳压二极管应用电路设计及实例 #### 1. 典型直流稳压电路 稳压二极管最常见的应用是为负载提供稳定的电压。电路示例如下: ``` 输入电压(Vin) │ R1(限流电阻) │ ├───稳压二极管(Vz)───地 │ └───负载(RL) ``` - **工作原理**:当输入电压$V_{in}$高于$V_z$时,稳压管反向击穿,两端电压稳定在$V_z$,多余电压由$R1$承担。 - **元件选型**: - $R1$阻值需满足$R1 = \frac{V_{in} - V_z}{I_{ZT} + I_{load}}}$,其中$I_{ZT}$为稳压管额定电流。 - 稳压管的$V_z$需等于负载所需电压。 #### 2. 过压保护电路 用于防止负载因电压过高而损坏: ``` 输入电压(Vin) │ ├───稳压二极管(Vz)───地 │ └───负载(RL) ``` - **工作原理**:当$V_{in} \leq V_z$时,稳压管不导通;当$V_{in} > V_z$时,稳压管击穿,电流通过稳压管泄放,保护负载。 - **设计要点**: - 选择$V_z$略高于负载正常工作电压,例如负载耐压12V时选$V_z=15V$。 - 需确保稳压管的$I_{ZK}$(拐点电流)小于电路最小工作电流[^2]。 #### 3. 信号限幅电路 用于限制信号幅值,防止后续电路过载: ``` 信号源 │ ├───稳压二极管D1(反向并联D2)───地 │ └───输出端 ``` - **工作原理**:当信号电压超过$\pm V_z$时,对应的稳压管击穿,将输出幅值限制在$\pm V_z$[^1]。 - **设计要点**: - 选择动态电阻$Z_{ZT}$小的稳压管以减少信号失真。 - 适用于音频信号或传感器信号调理。 --- ### 设计注意事项 1. **功率匹配**:耗散功率需满足$P_{max} \geq V_z \cdot I_{max}$,避免过热损坏。 2. **动态电阻影响**:$Z_{ZT}$越小,稳压精度越高,尤其在负载变化频繁的场景[^2]。 3. **温度补偿**:对精度要求高的电路,需选择温度系数低的稳压管或串联正向二极管补偿。 ---
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