稳压二极管工作原理、重要参数意义和典型电路参数计算一次学会

　　也叫稳压管，它在电路中一般起到稳定电压的作用，也可以为电路提供基准电压值。

　　稳压二极管使用特殊工艺制造，这种工艺使它在反向击穿时仍旧能长时间稳定工作，不损坏，而工作在反向击穿状态的稳压管只要工作电流保持在一些范围，则它两端电压波动的范围就很小，稳压管正是利用这个特性实现稳压的。

　　图1是稳压管伏安特性曲线，在正常稳压工作状态下，稳压管就工作在图中AB这段区间。

　　稳定电压是指标称稳定电压，理想稳压管的稳压值是一个固定的电压数值，但实际真实稳压管的稳定电压会在一些范围波动，有些型号的稳压管应用手册中会给出标称稳定电压值，最小稳定电压值和最大稳定电压值，但也有些手册中只给出标称稳定电压值。

　　最大耗散功率是指可以稳定工作的上限功率值，在工作电路中稳压管的功率不应超过这个值。

　　额定工作电流是指稳压管可以长时间稳定工作，并且稳压性能最好时对应的工作电流值。

　　最小稳定工作电流是指可以使稳压管具有稳压功能的最小工作电流，如果稳压管电流小于这个值，会进入反向截止区，在反向截止区稳压管是没有稳压功能的。

　　图5所示是稳压管1N4733A-G的应用手册中给出的最小稳定工作电流，1毫安。

　　最大稳定工作电流是指可以使稳压管具有稳压功能的最大工作电流，如果超过这个电流，会导致稳压管损坏。有些稳压管的应用手册中并没有给出最大稳定工作电流，是因为这个参数可以由标称稳定电压和最大耗散功率两个参数得出。

　　稳压管的动态电阻等于电压变化与电流变化的比值。动态电阻越小稳压效果越好，是因为动态电阻小，则相同电流变化引起的电压变化就越小，所以电压就越稳定。从稳压管的反向伏安特性能够准确的看出，稳压管的工作电流越接近最大稳定工作电流则动态电阻越小，越接近最小工作电流则动态电阻越大。所以稳压管工作电流接近最大稳定工作电流时稳压效果才好。

　　稳压管在电路应用中一般要串联一个限流电阻，用来保护稳压管，避免工作电流过大导致损坏，另外通过选定合理的限流电阻值，也能够尽可能的防止稳压管工作电流过小而进入反向截止区，失去稳压效果。所以说这个限流电阻R即起到保护作用，也起到设定合适工作电流的作用。下图7是稳压二极管的典型应用电路：

　　对于图7中典型稳压电路的稳压过程我们先进行一下定性分析，从图中我们容易看出，在限流电阻值固定的情况下，能影响到稳压管工作电流的因素有两个，一是输入端电压UI的波动，另一个是负载电阻RL大小的变化。现在我们假设一种情况：即输入电压UI不变，但负载电阻RL变小时是如何稳压的。

　　由于负载电阻RL变小会直接引发负载通路的电流IR变大，所以流过限流电阻的电流IR会增大，导致限流电阻压降增大，所以稳压管两端电压（即负载电阻两头电压UO）变小，导致稳压管电流IDZ减小，这又会引起限流电阻电流减小，所以限流电阻电压当然也会随之减小，最后导致稳压管电压又增大，即负载电阻两头电压增大。这样的一个过程的核心是稳压管端电压变小导致稳压电流减小，从而把稳压管两端电压又重新推高。具体变化过程如下图8所示：

　　另外，如果假设负载电阻不变，而输入电压增大或减小，则稳压过程的推导与上述类似，这里就不再赘述了。

　　下面我们针对这个典型稳压电路的一组数据，计算限流电阻的阻值。具体参数如下：

　　对于限流电阻的阻值我们第一步要知道，它即不能过大，也不能过小，过大会导致稳压管电流过大损坏，过小会导致稳压管位于反向截止区而不能进入稳压工作状态。所以这个限流电阻就会存在一个上限值和一个下限值，导致稳压管分别工作于最小和最大电流两种界限状态，这两种状态是由于电源电压波动和负载电阻变化引起的，所以根据之前的定性分析，我们大家可以非常容易的分析出这两种状态的情况，如下表所示：

　　可以看到，在情况2的状态下，当负载电阻值最大时，负载通路的电流相对最小，而此时电源电压却最大，这两个因素共同作用于稳压管上，导致稳压管电流最大。这种情况就类似于下图9中所示的水库泄洪情况：

　　图9中副闸门的作用是配合主闸门控制水位并在适当的时候保护主闸门，避免主闸门承受过大的水压。当上游来水量增加时，如果同时主闸门把开口关到最小，这两个条件同时发生时副闸门就会面临水流最大的极限情况。这里水库的模型与稳压电路有如下对应关系：

　　从上述关系中，我们大家可以计算出当稳压管工作电流最小时，输入电压最小，负载电流最大，此时对应的限流电阻值最大：

　　同理也很容易计算出限流电阻最小值为180Ω，我们大家可以取中间值220Ω的电阻（标准阻值中没有230Ω的电阻）。

　　2， 实际稳压管的稳定电压值是一个范围，同一批稳压管的实际稳压值可能会存在一定的差异，但不会和标称稳压值差太多。

　　3， 稳压管可以串联使用，串联有四种不同接法，不同接法的稳压数值也各不相同。一般不并联使用。

　　4， 为了使稳压效果更稳定，需要使稳压管工作在中度偏深的击穿状态，所以输入的电压值最好是2到3倍的稳定电压值，即Uin=2~3（UZD

　　），比如如果要使电压稳定在12伏，而输入电压是18伏，虽能稳压，但是稳压管处在浅度击穿状态，稳压效果并不好。

　　5， 稳压管工作状态电流值不高，比如上述的1N47XXA系列最高也不到100ma，所以不适用于大功率的场合。

　　6， 稳压管的稳定电压有一些范围，在要求高精度电压的场合并不适用，这时能够正常的使用专用的稳压模块代替。