一文读懂:稳压二极管的基础知识
1 外形与符号
稳压二极管又称齐纳二极管或反向击穿二极管,它在电路中起稳压作用。稳压二极管的实物外形和电路符号如图1所示。
图1 稳压二极管
2 工作原理
在电路中,稳压二极管可以稳定电压。要让稳压二极管起稳压作用,必须将它反接在电路中(即稳压二极管的负极接电路中的高电位,正极接低电位),稳压二极管在电路中正接时的性质与普通二极管相同。下面以图2 所示的电路来说明稳压二极管的稳压原理。
图2 稳压二极管的稳压原理说明
稳压二极管稳压原理说明
图2 中的稳压二极管VD的稳压值为5V,若电源电压低于5V,当闭合开关S时,VD反向不能导通,无电流流过限流电阻R,UR=IR=0,电源电压途经限流电阻R时,R上没有压降,故A点电压与电源电压相等,VD两端的电压UVD与电源电压也相等,例如E=4V时,UVD也为4V,电源电压在5V范围内变化时,UVD也随之变化。也就是说,当加到稳压二极管两端电压低于它的稳压值时,稳压二极管处于截止状态,无稳压功能。
若电源电压超过稳压二极管稳压值,如E=8V,当闭合开关S时,8V电压通过电阻R送到A点,该电压超过稳压二极管的稳压值,VD反向击穿导通,马上有电流流过电阻R和稳压管VD,电流在流过电阻R时,R产生3V的压降(即UR=3V),稳压管VD两端的电压UVD=5V。
若调节电源E使电压由8V上升到10V时,由于电压的升高,流过R和VD的电流都会增大,因流过R的电流增大,R上的电压UR也随之增大(由3V上升到5V),而稳压二极管VD上的电压UVD维持5V不变。
稳压二极管的稳压原理可概括为:当外加电压低于稳压二极管稳压值时,稳压二极管不能导通,无稳压功能;当外加电压高于稳压二极管稳压值时,稳压二极管反向击穿,两端电压保持不变,其大小等于稳压值(注:为了保护稳压二极管并使它有良好的稳压效果,需要给稳压二极管串接限流电阻)。
3 应用
稳压二极管在电路通常有两种应用连接方式,如图3所示。
图3 稳压二极管在电路中的两种应用连接形式
在图3(a)电路中,输出电压Uo取自稳压二极管VD两端,故Uo=UVD,当电源电压上升时,由于稳压二极管的稳压作用,UVD稳定不变,输出电压Uo也不变。也就是说在电源电压变化的情况下,稳压二极管两端电压始终保持不变,该稳定不变的电压可供给其他电路,使电路能稳定正常工作。
在图3(b)电路中,输出电压取自限流电阻R两端,当电源电压上升时,稳压二极管两端电压UVD不变,限流电阻R两端电压上升,故输出电压Uo也上升。稳压二极管按这种接法是不能为电路提供稳定电压的。
4 主要参数
稳压二极管的主要参数有稳定电压、最大稳定电流和最大耗散功率等。
(1)稳定电压
稳定电压是指稳压二极管工作在反向击穿时两端的电压值。同一型号的稳压二极管,稳定电压可能为某一固定值,也可能在一定的数值范围内,例如2CW15的稳定电压是7~8.8V,说明它的稳定电压可能是7V,可能是8V,还可能是8.8V等。
(2)最大稳定电流
最大稳定电流是指稳压二极管正常工作时允许通过的最大电流。稳压管在工作时,实际工作电流要小于该电流,否则会因为长时间工作而损坏。
(3)最大耗散功率
最大耗散功率是指稳压二极管通过反向电流时允许消耗的最大功率,它等于稳定电压和最大稳定电流的乘积。在使用中,如果稳压二极管消耗的功率超过该功率就容易损坏。
5 检测
稳压二极管的检测包括极性判断、好坏检测和稳定电压检测。稳压二极管具有普通二极管的单向导电性,故极性检测与普通二极管相同,这里仅介绍稳压二极管的好坏检测和稳定电压检测。
(1)好坏检测
万用表拨至R×100Ω或R×1kΩ挡,测量稳压二极管正、反向电阻,如图4 所示。正常的稳压二极管正向电阻小,反向电阻很大。
图4 稳压二极管的好坏检测
若测得的正、反向电阻均为0,说明稳压二极管短路。
若测得的正、反向电阻均为无穷大,说明稳压二极管开路。
若测得的正、反向电阻差距不大,说明稳压二极管性能不良。
注:对于稳压值小于9V的稳压二极管,用万用表R×10kΩ挡(此挡位万用表内接9V电池)测反向电阻时,稳压二极管会被反向击穿,此时测出的反向阻值较小,这属于正常。
(2)稳压值检测
检测稳压二极管稳压值可按下面两个步骤进行。
第一步:按图5所示的方法将稳压二极管与电容、电阻和耐压大于300V的二极管接好,再与220V市电连接。
图5 稳压二极管稳压值的检测
第二步:将万用表拨至直流50V挡,红、黑表笔分别接被测稳压二极管的负、正极,然后在表盘上读出测得的电压值,该值即为稳压二极管的稳定电压值。图5中测得稳压二极管的稳压值为15V。