稳压二极管的接法

稳压管正向接法时与普通二极管特性一样。

稳压二极管的接法和稳压二极管的应用详解

当稳压管在反向接法时，当反向电压小于击穿电压时，反向电流很小，呈现的动态电阻很大。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。

当反向电压大于击穿电压时，流过二极管的电流急剧增大，但是它两端的电压却基本不变，利用这一点可以用来稳压。

稳压管的应用

1、浪涌保护电路(如图2)：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。图中的稳压二极管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。

稳压二极管的接法和稳压二极管的应用详解

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。

稳压二极管的接法和稳压二极管的应用详解

3、电弧抑制电路如图4：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(如图5)：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。

5、稳压管除了制作稳压电路，还可以作为一次性保护电路。比如在重要部位，禁止电压升高损坏宝贵器件，可以用一个稳压管与该处的电源反向并联，当电源电压因故障突然升高，超过稳压管的稳压值以后，稳压管由截止状态迅速转入反向击穿，直接将电源短路，烧断熔丝或限流保护电阻，保护了该电源支路的所有负载不会因为超压而损坏。由于这种保护用的稳压管平时是不起作用的，所以在应急修理中可以暂时不用，经验丰富的维修人员在紧急状况下甚至还可以就地取材，拆卸下来作为维修紧缺配件灵活使用。

稳压二极管的工作原理

要理解稳压二极管的工作原理，只要了解二极管的反向特性就行了。所有的晶体二极管，其基本特性是单向导通。就是说，正向加压导通，反向加压不通。这里有个条件就是反向加压不超过管子的反向耐压值。那么超过耐压值后是什么结果呢?一个简单的答案就是管子烧毁。但这不是全部答案。试验发现，只要限制反向电流值(例如，在管子与电源之间串联一个电阻)，管子虽然被击穿却不会烧毁。而且还发现，管子反向击穿后，电流从大往小变，电压只有很微小的下降，一直降到某个电流值后电压才随电流的下降急剧下降。正是利用了这个特性人们才造出了稳压二极管。使用稳压二极管的关键是设计好它的电流值。

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。

稳压二极管原理及特性

一般三极管都是正向导通，反向截止;加在二极管上的反向电压、如果超过二极管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好;反过来着，只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电在变化很大，而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。

稳压管的型号有2CW、2DW 等系列，它的电路符号如图5-17所示。

稳压二极管的工作原理和特性解析

稳压管的稳压特性，可用图5一18所示伏安特性曲线很清楚地表示出来。

稳压二极管的工作原理和特性解析

稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的，因此、稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压、不同类型稳压管的稳定电压也不一样，某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例如：2CW11的稳压值是3.2伏到4.5伏，其中某一只管子的稳压值可能是3.5伏，另一只管子则可能是4，2伏。

在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联一办或几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0.6～0.7伏的特点来进行稳压的。因此，二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。

稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻r来表示：

稳压二极管的工作原理和特性解析

显然，对于同样的电流变化量ΔI，稳压管两端的电压变化量ΔU越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。

稳压管的动态电阻是随工作电流变化的，工作电流越大。动态电阻越小。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合。工作电流选得大些，可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流(或最大耗散功率)。各种型号管子的工作电流和最大允许电流，可以从手册中查到。

稳压管的稳定性能受温度影响，当温度变化时，它的稳定电压也要发生变化，常用稳定电压的温度系数来表示这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏，温度系数为0.095%℃，说明温度每升高1℃，其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能，往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时，需使用具有温度补偿的稳压，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

二。 稳压二极管稳压电路图

由硅稳压管组成的简单稳压电路如图5- l9(a)所示。硅稳压管DW与负载Rfz，并联，R1为限流电阻。

稳压二极管的工作原理和特性解析

这个电路是怎样进行稳压的呢?

若电网电压升高，整流电路的输出电压Usr也随之升高，引起负载电压Usc 升高。由于稳压管DW与负载Rfz并联，Usc 只要有根少一点增长，就会使流过稳压管的电流急剧增加，使得I1也增大，限流电阻R1上的电压降增大，从而抵消了Usr的升高，保持负载电压Usc 基本不变。反之，若电网电压降低，引起Usr下降，造成Usc 也下降，则稳压管中的电流急剧减小，使得I1减小，R1上的压降也减小，从而抵消了Usr的下降，保持负载电压Usc 基本不变。

若Usr 不变而负载电流增加，则R1上的压降增加，造成负载电压Usc 下降。Usc 只要下降一点点，稳压管中的电流就迅速减小，使R1上的压降再减小下来，从而保持R1上的压降基本不变，使负载电压Usc 得以稳定。

稳压二极管的工作原理和特性解析

综上所述可以看出，稳压管起着电流的自动调节作 用，而限流电阻起着电压调整作用。稳压管的动态电阻越小，限流电阻越大，输出电压的稳定性越好。

汽车电池的稳态电压范围为9V至16V，具体取决于其充电状态、环境温度和交流发电机工作状态。然而，电池电源总线也受到广泛的动态干扰，包括起停、冷启动和负载转储瞬变的限制。

每个汽车制造商除了由国际标准化组织(ISO)7637和ISO 16750等行业标准给出的标准脉冲波形之外，还具有独特且广泛的传导抗扰度测试套件。表1列出了几种欠压和过压汽车瞬变特性。

表1：汽车电池连续和瞬态传导干扰与相关测试水平

发电机引起的噪声

在音频范围内，一个特别讨厌的噪声源是汽车交流发电机，其输出端所产生的残留交流电会导致交流发电机发出“呜呜声”和电源调制问题。表1中提到的ISO 16750-2第4.4节描述了在50Hz至25kHz的频率范围内交流发电机输出的纹波电压，峰值幅度(VPP)为1V、2V和4V，具体取决于测试脉冲的严重程度。参见图1。

图1：ISO 16750-2叠加交流电压测试(a);在两分钟扫描持续时间内从50Hz到25kHz的对数频率扫描曲线(b)

在许多车辆中，由低通电感 - 电容(LC)滤波器和瞬态电压抑制器(TVS)二极管组成的集中式无源电路保护网络被用作抑制瞬态干扰的第一道防线。位于保护网络下游的汽车电子器件的额定值可承受高达40V的瞬态且不会损坏。然而，LC滤波器要求的截止频率要衰减低频干扰，导致产生了相当大的滤波电感和电解电容。此时，一个有源功率级的存在是必要的，其可以消除庞大的无源滤波器组件，并为紧凑的电压调节和瞬态抑制提供了紧凑且经济高效的解决方案。

四开关同步降压 - 升压稳压器

宽VIN降压 - 升压稳压器解决方案的优点在于其高电源抑制比(PSRR)，提供优异的瞬态力学来衰减输入电压瞬变。考虑到这一点，我最近写了一篇文章：“汽车前端降压 - 升压稳压器主动过滤电压干扰”，它描述了汽车应用的高密度解决方案。

图2所示为四开关降压 - 升压稳压器的原理图，用于输出紧密调压的12V导轨。该解决方案非常适用于关键的汽车功能，包括传动列、燃料系统以及车身和安全子系统，即使在最严重的电池电压瞬变过程中，负载必须保持供电而没有故障。这种易于使用的设计工具简化了稳压器设计，从而实现了设计和上市时间的速度提升。

图2：具有3V至36V宽VIN范围的四开关同步降压 - 升压解决方案

图3a所示为当9V的直流输入具有带1V峰幅度和1kHz频率的叠加正弦波纹时的降压 - 升压稳压器的输出电压波形。输入纹波衰减约40dB。图3b所示为在使用汽车冷启动模拟器的冷启动瞬变下降至3V，持续20ms的输出电压。四开关降压 - 升压转换器通过冷启动曲线无缝调压。

图3：测量的四开关降压 - 升压转换器：9V直流输入(a)波纹抑制;冷启动性能(b)

总结

凭借其高电源电压抑制比(PSRR)、高效率和低总体物料清单成本，如同TI的LM5175-Q1电流模式控制器的四开关同步降压 - 升压为减轻汽车应用中的瞬态干扰提供了有用的解决方案。该降压 - 升压控制器具有汽车业认证，可方便其集成到车载12V单电池和24V双电池系统中。