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恒流二极管和稳压二极管做电压基准吗?

来源:
2025-05-07
类别:基础知识
eye 5
文章创建人 拍明芯城

以下是针对恒流二极管(CRD)和稳压二极管(Zener Diode)作为电压基准的核心对比与实用指南,剔除公式和示例,聚焦核心逻辑与场景化建议:


一、核心特性对比:稳压二极管 vs 恒流二极管


维度稳压二极管恒流二极管
输出本质恒压源(输出固定电压)恒流源(输出固定电流,需外接电阻转电压)
输出精度高精度(±1%~±5%,工业级可选±0.5%)中等精度(±5%~±10%,依赖外接电阻)
温度稳定性需补偿(负温度系数,如-2mV/℃@5.1V)需补偿(正温度系数电流漂移,如+0.3%/℃)
动态特性低阻抗(输出电压抗干扰能力弱)高阻抗(输出电流抗电压波动能力强)
输出能力低电流(通常<100mA,适合低功耗)高电流(可达mA级,适合驱动负载)
典型电压范围中高电压(2.4V~200V,常见3.3V/5.1V)低电压(通常<10V,常见2V~6V)



二、关键选择逻辑:何时用稳压管?何时用恒流管?

1. 优先选稳压二极管的场景

  • 高精度需求

    • 需要电压基准误差<1%(如ADC参考、精密仪表)。

    • 工业级稳压管(如LM385、TL431)可实现±0.5%精度。

  • 固定电压输出

    • 直接输出标准电压(如5V、12V),无需额外计算。

  • 低功耗电路

    • 适合微控制器、传感器等低电流负载(<50mA)。

  • 温度敏感度低

    • 温度变化范围小(如室内设备),或可通过补偿电路(如串联正温度系数电阻)解决。

2. 优先选恒流二极管的场景

  • 低电压基准需求

    • 需要<1V的基准电压(如0.8V、1.2V),通过外接电阻灵活调整。

  • 高阻抗负载

    • 驱动高输入阻抗器件(如运放偏置、光电二极管)。

  • 抗电压波动

    • 输入电压变化大(如电池供电),需电流稳定而非电压稳定。

  • 电流驱动需求

    • 直接作为恒流源使用(如LED偏置、传感器恒流供电)。


三、核心注意事项与工程化建议

1. 稳压二极管设计要点

  • 限流电阻

    • 必须外接限流电阻,防止电流过大烧毁器件。

    • 电阻值需满足:(输入电压 - 稳压值)/ 电流,并留出20%~50%降额余量。

  • 温度补偿

    • 负温度系数补偿:串联正温度系数电阻(如NTC)。

    • 零温度系数点:选择5.6V稳压管(温度系数≈0mV/℃)。

  • 功耗限制

    • 封装功率需降额使用(如1W器件实际使用<0.5W)。

2. 恒流二极管设计要点

  • 外接电阻选择

    • 通过电阻将恒定电流转换为电压:电压 = 电流 × 电阻

    • 电阻精度需匹配系统要求(如±1%电阻用于±5%恒流管)。

  • 电压裕量

    • 输入电压需高于击穿电压 + 输出电压(如CRD击穿3V,输出1V,输入需>4V)。

  • 温度补偿

    • 正温度系数补偿:选择负温度系数器件并联(如二极管反向电流补偿)。

3. 通用注意事项

  • 瞬态保护

    • 两者均需并联TVS二极管或RC滤波,防止浪涌损坏。

  • 长期稳定性

    • 优先选择军用级或车规级器件(如MIL-STD-883认证)。

  • 替代方案

    • 高精度需求可考虑带隙基准源(如LM4040,精度±0.1%)。

    • 低电压需求可考虑低压差线性稳压器(LDO)(如TPS7A05,输出0.8V)。

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四、典型应用场景速查表


应用场景推荐器件关键原因
ADC参考电压(±1%)稳压二极管(如LM385)高精度、低噪声、工业级选项丰富
传感器恒流偏置恒流二极管(如82GJ)电流稳定、抗电压波动、简化电路
运放偏置电压(<1V)恒流二极管 + 电阻低电压输出、高输入阻抗匹配
电池供电设备恒流二极管输入电压变化大时电流稳定
高温环境(>85℃)稳压二极管 + 补偿需特殊型号(如零温度系数5.6V)
低成本电压基准稳压二极管(如1N4733A)价格低至几分钱,精度满足基础需求



五、总结:一句话选型指南

  • 要电压精度,选稳压二极管(需注意限流电阻与温度补偿)。

  • 要低电压或电流稳定性,选恒流二极管(需外接电阻转换电压)。

  • 极端环境或高精度需求:直接考虑专用基准源(如带隙基准、LDO)。

通过理解两者的本质差异(恒压 vs 恒流)和核心参数(精度、温度系数、动态特性),可快速匹配实际需求,避免过度设计或功能不足。


责任编辑:Pan

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标签: 恒流二极管

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