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稳压管

稳压二极管(又叫齐纳二极管)是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管,简称稳压管。 [1] 此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。稳压管在反向击穿时,在一定的电流范围内(或者说在一定功率损耗范围内),端电压几乎不变,表现出稳压特性,因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压,称为双向稳压管。

指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。 [2] 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。例如,2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V,Vzmax则为3.6V。

反向电流通过稳压二极管的PN结时,要产生一定的功率损耗,PN结的温度也将升高。根据允许的PN结工作温度决定出管子的耗散功率。通常小功率管约为几百毫瓦至几瓦。 [3] 最大耗散功率Pzm:是稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。反向工作时,PN结的功率损耗为:Pz=Vz*Iz,由Pzm和Vz可以决定Izmax。

最小稳定电流Izmin、大稳定电流Izmax稳定电流:工作电压等于稳定电压时的反向电流;最小稳定电流:稳压二极管工作于稳定电压时所需的最小反向电流;最大稳定电流:稳压二极管允许通过的最大反向电流。

其概念与一般二极管的动态电阻相同,只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。rz愈小,反映稳压管的击穿特性愈陡。 rz=△Vz/△Iz

温度的变化将使VZ改变,在稳压管中,当|VZ|>7V时,Vz具有正温度系数,反向击穿是雪崩击穿。 当|Vz|<4V时,VZ具有负温度系数,反向击穿是齐纳击穿。

当4V<|Vz|<7V时,稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。

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-。

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。例如,2CW7C稳压管的工作电流为5mA时,Rz为18Ω;工作电流为10mA时,Rz为8Ω;为20mA时,Rz为2Ω。Rz=DVz/DIz,Rz愈大,反映稳压管的击穿特性愈陡。 [4]

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=0.1uA;在VR=6V时,IR=10uA。

稳压管也是一种晶体二极管,它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。把这种类型的二极管称为稳压管,以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。 [5] 稳压管反向击穿后,电流虽然在很大范围内变化,但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性,稳压管在电路中能起稳压作用。因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。其伏安特性见稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。

三端稳压管严格说来属于集成电路,将输出电压与内部的基准电压比较后驱动调整管调整到稳定的一个数值。单独的元件可用万用表测量各脚间电阻来粗略判别是否损坏,最好是接入电路中测量。电压调整率和纹波等指标就只有用专业仪器测试了。业余条件下也可用示波器定性检查。

稳压管也是一种晶体二极管,它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管,以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。

(1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压,它随工作电流和温度的不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说,稳压值有一定的离散性。

(2)稳定电流Iz 稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围,即IzminIzmax。

(3)动态电阻rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值,如上图所示,即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大,动态电阻越小,稳压性能越好。

(4)电压温度系数 它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数,且有正负之分。稳压值低于4v的稳压管,稳定电压的温度系数为负值;稳压值高于6v的稳压管,其稳定电压的温度系数为正值;介于4V和6V之间的,可能为正,也可能为负。在要求高的场合,可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)。

(5)额定功耗Pz 前已指出,工作电流越大,动态电阻越小,稳压性能越好,但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制,超过Pz将会使稳压管损坏。

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。

1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电

压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。 [6]

2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,

前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:

型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751

1N4761

稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

3、二极管和稳压管的区分

根据二者反向击穿电压在数值上的差异及稳定性,可以区分标记不清楚的稳压管和普通二极管,电路见图1。利用兆欧表提供合适的反向击穿电压,将被测管反向击穿。选择万用表的10VDC档或50VDV档测出反向击穿电压值,数值在40V以上的是二极管,低于40V的是稳压管。

注意,这也有例外情况。例如2AP21的反向击穿电压低于15V,2AP8的反向击穿电压最小值为20V。此外,2DW130~2DW143型稳压管的Vz值为50~200V,2CW362~2CW378的 Vz值是43~200V(以上均为标称值)。遇到这类情况也不难区分。同样都按额定转速摇兆欧表,由于二极管反向击穿区域的动态 电阻较大,曲线不陡,因此电压表指针的摆动幅度就比较大。而稳压管的Rz很小,曲线很小,曲线很陡,表针摆动很小。

实例:测量一只型2AP5锗二极管,按额定转速摇兆欧表时,反向击穿电压在110~130V之间变化,表针摇摆不稳(手册中规定反向击穿电压V(BR) ≥110V)。另测一只2CW136型稳压管时表针基本稳定,指在115V位置(手册中仅给出2DW136的工作电压范围是100~120V,但具体到某只稳压管,其工作电压基本为一确定值)

利用万用表的电阻档也可以区分稳压管与半导体二极管。具体方法是,首先用R×1k档测量正、反向电阻,确定被测管的正、负极。然后将万用表拨于R×10k档,如图所示,黑表笔接负极,红表笔接正极,由表内9~15V叠层电池提供反向电压。其中,电阻读数较小的是稳压管,电阻为无穷大的二极管。

注意事项:

(1)此方法只能测量反向击电压比R×10k档电池电压低的稳压管。

常用稳压管的型号对照表:

IN4728 3.3v

IN4729 3.6v

IN4730 3.9v

IN4731 4.3

IN4732 4.7

IN4733 5.1

IN4734 5.6

IN4735 6.2

IN4736 6.8

IN4737 7.5

IN4738 8.2

IN4739 9.1

IN4740 10

IN4741 11

IN4742 12

IN4743 13

IN4744 15

IN4745 16

IN4746 18

IN4747 20

IN4748 22

IN4749 24

IN4750 27

IN4751 30

IN4752 33

IN4753 34

IN4754 35

IN4755 36

IN4756 47

IN4757 51

摩托罗拉

IN52系列 0.5w精密稳压管

IN5226 3.3v

IN5227 3.6v

IN5228 3.9v

IN5229 4.3v

IN5230 4.7v

IN5231 5.1

IN5232 5.6

IN5233 6

IN5234 6.2

IN5235 6.8

IN5236 7.5

IN5237 8.2

IN5238 8.7

IN5239 9.1

IN5240 10

IN5241 11

IN5242 12

IN5243 13

IN5244 14

IN5245 15

IN5246 16

IN5247 17

IN5248 18

IN5249 19

IN5250 20

IN5251 22

IN5252 24

IN5253 25

IN5254 27

IN5255 28

IN5256 30

IN5257 33

稳压管的主要参数如下: (1)稳定电压Uz就是PN结的击穿电压,它随工作电流和温度的不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说,稳压值有一定的离散性。

(2)稳定电流Iz稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围,即IzminIzmax。

(3)动态电阻rz它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值,如上图所示,即这个数值随工作电流的不同而

改变。通常工作电流越大,动态电阻越小,稳压性能越好。

下图示出了稳压管工作时的动态等效电路,图中二极管为理想二极管。 [7]

(4)电压温度系数 它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数,且有正负之分。稳压值低于4v的稳压管,其稳定电压的温度系数为正值;介于4V和6V之间的,可能为正,也可能为负。在要求高的场合,可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)。

(5)额定功耗Pz前已指出,工作电流越大,动态电阻越小,稳压性能越好,但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制,超过Pz将会使稳压管损坏。

选择稳压管时应注意:流过稳压管的电流Iz不能过大,应使Iz≤Izmax,否则会超过稳压管的允许功耗,Iz也不能太小,应使Iz≥Izmin,否则不能稳定输出电压,这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。

稳压管分低压、高压两种。低压稳压管的Vz值一般在40V以下,高压稳压管最高可达200V。过去国产稳压管均采用金属壳封装,不仅体积大,而且价格高。近年来来全系列玻封存稳压管大量问世,其优点是规格齐全(Vz=2.4~200V)、稳压特性好、体积小巧(采用DO-35封装,管径φ2.0mm,长4mm)、价格低廉。 [8]

半导体稳压二极管亦称齐纳二极管(ZenerDiode)或电压调整二极,简称稳压管。稳压管和半导体二极管都具有单向导电性质,仅仅靠观察外形,有时很难加以区别。例如,2CW7的外形很象小功率二极管,而2DW7的外形又与晶体管相似。动态电阻也比较大。对于稳压管,当反向电压超过其工作电压Vz(亦称齐纳电压或稳定电压)时,反向电流将突然增大,而器件两端的电压基本保持恒定。对应的反向伏安特性曲线非常陡,动态电阻很小。稳压管可用作稳压器、电压基准、过压保护、电平转换器等。本文用Dz符号表示稳压管。

第一,二极管一般在正向电压下工作,稳压管则在反向击穿状态下工作,二者用法不同;

第二,普通二极管的反向击穿电压一般在40V以上,高的可达几百伏至上千伏,而且在伏安特性曲线反向击穿的一段不陡,即反向击穿电压的范围较大,动态电阻也比较大。对于稳压管,当反向电压超过其工作电压Vz(亦称齐纳电压或稳定电压)时,反向电流将突然增大,而器件两端的电压基本保持恒定。对应的反向伏安特性曲线非常陡,动态电阻很小。稳压管可用作稳压器、电压基准、过压保护、电平转换器等。 [9]

稳压二极管的选用:稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。

选用的稳压二极管,应满足应用电路中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同,稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大负载电流50-左右。

稳压二极管损坏后,应采用同型号稳压二极管或电参数相同的稳压二极管来更换。

可以用具有相同稳定电压值的高耗散功率稳压二极管来代换耗散功率低的稳压二极管,但不能用耗散功率低的稳压二极管来代换耗散功率高的稳压二极管。例如,0.5W、6.2V的稳压二极管可以用1W、6.2V稳压二极管代换。

1、浪涌保护电路:稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜。稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开。

2、电视机里的过压保护电路:EC是电视机主供电压。当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态.。

3、电弧抑制电路:在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。

4、串联型稳压电路:在此电路中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都有应用。

1、取稳压管上的电压,经一限流电阻(2~5K)接NPN型中功率三极管的基极,三极管的集电极接正电源,由三极管的射极输出(输出电压比稳压管上的电压低一个结压降),三极管可加散热片。

2、放弃这种方法,用三端稳压器,又简单,又可靠。W7812(1.5A);W78M12(500ma);w78L12(100ma)

3、采用变压器降压,再整流。

4、学会做逆变整流电源,体积小,分量轻,效率高。

稳压二极管用途广泛,使用极多。看起来应用很简单,但如果不注意,也极易损坏。以下是选用时的几点注意事项:

1:可将多只稳压二极管串联使用,但由于二极管参数的离散性比较大,不得并联使用。

2:温度对半导体器件的特性影响较大,当环境温度超过50℃时,温度每升高1℃,应将最大耗散功率降低1-。

3:稳压二极管管脚必须在离管壳5mm以上处进行焊接,最好使用30W以下的电烙铁进行焊接。若使用40~75W电烙铁焊接时,焊接时间应不超过8~10s。尽量使用内装焊料的焊锡丝焊接,不要使用大块焊锡松香的方法。

4:为了使稳压二极管的电压温度系数得到补偿,可以将稳压二极管与硅二极管(包括硅稳压二极管)串联使用,所串的正向二极管不得超过三个,也可与特殊的温度补偿管串联使用。

5:为了获得较低的稳定电压,可以选择适当的稳压二极管以相反极性方向串联,再加以适当的工作电流来获得。即将稳压二极管正向使用。

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