稳压二极管选型和应用介绍

介绍稳压二极管选型和应用之前，要先了解二极管的原理、特性、参数。

稳压二极管原理

何为稳压二极管，说的通俗一些，就是用来稳压的，它是用特殊工艺制造而成的面结型硅半导体二极管，也叫齐纳二极管。它的外形、内部结构与普通二极管类似，且伏安特性曲线的正向特性与普通二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称之为击穿，在这一临界点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。

稳压二极管，根据额定功耗分，有：

1）1W：1N4728A-Z1330A（DO-41封装）、SMA4728A-SZ1330A（SMA/DO-214AC封装）、SML4728A-SMZ1330A（SOD-123）；

2）1.5W：1N5919B-1N5956B（DO-41封装）、SMA5919B-SMA5956B（SMA/DO-214AC封装）；

3）2W：2EZ5.6D5-2EZ330D5（DO-15封装）、SMB2EZ5.6D5-SMB2EZ330D5（SMB/DO-214AA封装）；

4）3W：3EZ5.6D5-3EZ200D5（DO-15封装）、SMB3EZ5.6D5- SMB3EZ200D5（SMB/DO-214AA封装）；

5）5W：1N5338B-1N5388B（DO-201封装）、SMC5338B-SMC5388B（SMC/DO-214AB封装）；

稳压二极管特性

稳压二极管在被反向击穿后，尽管流过稳压管的反向击穿电流变化很大，但两端的电压却几乎不变。我们也常常用它这一特性来进行稳压，以获得基准电压和用作电平转移。

稳压二极管参数

• 稳定电压Uz：指PN结的击穿电压，稳压二极管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。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。

• 额定电流Iz：指稳压二极管产生稳定电压时通过的电流值。低于额定电流时，虽然也能稳压，但稳压效果会变差；高于额定电流时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。

• 动态电阻rz：指稳压二极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。

图示给出了稳压二极管在工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。

• 电压温度系数CTV：如果稳压二极管的温度发生变化了，它的稳定电压也会发生微小变化，温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是电压温度系数（单位：﹪/℃）。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~6V之间，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的管子串联进行补偿。
• 额定功耗Pz：由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。其工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但最大工作电流不能超过Pz的限制，超过Pz将损坏稳压管。

稳压二极管选型原则

1）稳压二极管的稳压值离散性很大，即使同一厂家同一型号产品，其稳定电压值也不完全一样，这一点在选用时应加以注意。对要求较高的电路，选用前应对稳压值进行检测。

2）对于过电压保护的稳压二极管，其稳定电压的选定要依据保护电压的大小选用，其稳定电压值不能选的过大或过小，否则起不到电压保护的作用。

3）在选用稳压二极管时，除了要注意稳定电压、最大工作电流等参数外，还要注意选用动态电阻较小的稳压二极管，因为动态电阻越小，稳压性能越好。

4）使用稳压管时应注意，二极管的反向电流不能无限增大，否则会导致二极管的过热损坏。因此，稳压管在电路中一般需要串联限流电阻。

5）选用稳压二极管时，要根据具体电子电路来考虑，简单的并联稳压电源，输出电压就是稳压二极管的稳定电压。

稳压二极管的应用电路

1. 电源稳压

   稳压二极管为电源电路输出后级稳压，是其最典型的应用。下图是稳压二极管的典型直流稳压电路，VZ1为稳压二极管，R1是VZ1的限流保护带电阻。
   

   未稳定的直流工作电压经过R1，加到VD1上，由于工作电压远大于VD1所以VZ1处于工作状态，其两端得到稳定的直流电压，作为稳压电路的输出电压。当直流工作电压波动时，流过R1和VZ1的电流大小随之相应波动，由于VZ1稳压的作用，保持电路后级输出U0不变，那么直流电压的大小波动降在的电阻R1上。

2. 滤波电路

   电子二极管中滤波器中的稳压管应用电路如下，VZ1是稳压二极管，VT1是电子滤波管，C1是VT1基极滤波电容，R1是VT1偏置电阻。

   

   在稳压二极管导通后，VT1基极被稳定在13V，根据三极管发射结导通后的结电压（0.7V）基本不变特性，VT1发射极直流输出电压也是稳定的，达到稳定输出电压的目的。

3. 浪涌保护

   下图是稳压二极管的浪涌保护电路，K1是继电器，VZ1是稳压二极管，R1是限流保护电阻，RL是负载电阻。
   

   当工作电压没有浪涌出现时，工作电压没有高到足以使稳压管VZ1导通的程度，这时VZ1截止，没有流过继电器K1，K1的触点保持导通状态。工作电压通过继电器触点时为负载RL正常供电。当工作电压出现浪涌时，由于电压升高，稳压二极管VZ1导通，这时有电流流过继电器K1，K1的触点断开，电压不能通过继电器触点为负载RL供电，达到保护负载RL的目的。

4. 过电压保护

   稳压二极管构成的过电压保护电路，VZ1是稳压二极管，VT1是控制管，+115V是主工作电压。
   

   电阻R1和R2构成115V直流工作分压电路，分压后的电压通过稳压二极管VZ1加到VT1基极，当115V电压大小正常时，R1,R2分压后的电压不足以使稳压二极管导通，这时VT1基极电压为0，VT1截止，其集电极为高电平，此时待机保护电路不动作，电路正常工作。当电压高于115V时，R1,R2分压后的电压足以时稳压二极管VD1导通，这是VT1饱和导通(VT1的基极电平由原来的接近0V，变为R2分得电压-VD1的导通压降，VT1包含导通的条件：偏置电压正偏且基极电流大于工作在放大区的电流)，其集电极为低电平，通过待机控制线的控制使得电路进入待机保护状态。

5. 限幅电路

   下图是稳压二极管构成的限幅电路，电路中A1和A2是集成电路，VZ1和VZ2是稳压二极管。
   

   从集成电路的A1的1脚输出信号通过R1加到集成电路A2的1脚，当集成电路A1的1脚输出信号幅度没有超过VD1稳压值时，这一信号完整的加到A2的1脚上，当集成电路A1的1脚输出信号幅度超过VZ1稳压值时，幅度超过部分使VD1导通，信号幅度的最大值被限制，从而达到限幅目的。

   1）R2和VZ2构成的限幅电路与R1和VZ1构成的电路工作原理一样，只是用来限制集成电路A1的2脚输出信号幅度。

   2）R1和R2一样，它用来传输集成电路A1和A2之间的信号，同时也是VZ1和VZ2的限流保护电阻。

   3）限幅电路只是限去电压值超过稳压二极管稳压值的部分，对于信号电压幅度小于稳压二极管稳压值的部分无法限幅作用。

6. 电弧抑制

   稳压二极管构成的电弧抑制电路，这种电路通常用于一些功率较大的电磁吸铁控制电路中。下图所示电路，VD1是稳压二极管，L1是电感，R1是限流保护电阻，S1是电源开关。

   

   电路的工作原理：在电源开关S1从接通转为关断时，电感L1两端产生的方向电动势为上正下负，这一反向电动势很大，通过R1加到了稳压二极管的VZ1两端，使之导通，这样将方向的电动势能量释放，使得S1上不会产生很大的电动势，从而不产生电弧，达到了消弧的目的。

   电源开关S1正常接通时，直流电压通过R1加到VZ1上电压不够大，不足以使VZ1导通，所以VZ1处于截止状态，不影响电路正常工作。