一 穩壓管特征
穩壓二極管的特點就是擊穿后,在一定反向電流范圍內,其兩端的反向電壓基本保持不變。這樣,當把穩壓管接入電路以后,若由于電源電壓或者負載電流發生波動,或其它原因造成電路中各點電壓變動時,穩壓管兩端的電壓將基本保持不變。
工作過程:在反向電壓較低時,穩壓二極管處于截止狀態。反向電壓達到一定數值時,反向電流突然增大并進入擊穿區,反向電流此時變化時,穩壓管兩端的反向電壓保持基本不變。當反向電流增大到一定數值時,管子被徹底擊穿而損壞。
穩壓管是將輸入端的高電壓轉換成電流,流過自身。我感覺就像能量守恒,能量都被落在穩壓管上了。
故障特點:穩壓二極管的故障主要表現在開路、短路和穩壓值不穩定。在這3種故障中,前一種故障表現出電源電壓升高;后2種故障表現為電源電壓變低到零伏或輸出不穩定。
二 參數
VRM: Stand off voltage 二極管還沒有反壓導通(即還沒有開始穩壓)時的電壓。此時二極管相當于開路,主要關注反向漏電流。
VBR:Breakdown voltage擊穿電壓。有些文檔稱其為Uz。在規定電流下穩壓管的反向擊穿電壓。當加在二極管端的電壓超過這個電壓時,二極管迅速進入導通狀態。此電壓隨工作電流和溫度的不同而略有變化。對于同一型號的穩壓管來說,穩壓值有一定的離散性。但對一只具體的管子,應該是確定值。
VC:clamping voltage。它通常和Ipp一起被提起,是二極管在瞬間最大電流沖擊時,將二極管兩端電壓鉗位在這個電壓值。
IR: 二極管反向漏電流。它通常和VRM一起被提起。是二極管反向還沒導通時的漏電流。通常都是uA級別。
IT:當二極管剛剛穩壓工作時,通過二極管的電流。
IPP:當二極管穩壓工作時,二極管可以承受的最大電流。我估計超過此電流,二極管可能會被損壞。IZ:穩定電流。就是指IT~IPP這個區間的電流值。是穩壓管工作在穩壓狀態時的參考電流值。它通常有一定的范圍,即Izmin——Izmax。一方面:電流低于Izmin時穩壓效果變壞,甚至根本不穩壓。另一方面:只要不超過穩壓管的額定功率,電流越大,穩壓效果越好。當Iz太大時,二極管有可能過熱燒毀。下面額定功率項有解釋。Pz:額定功率。工作電流越大,動態電阻越小,穩壓性能越好,但是最大工作電流受到額定功耗Pz的限制,超過PZ將會使穩壓管損壞。
Pz=Uz*Izmax
選擇穩壓管時應注意:流過穩壓管的電流Iz不能過大,應使Iz≤Izmax,否則會超過穩壓管的允許功耗,Iz也不能太小,應使Iz≥Izmin,否則不能穩定輸出電壓,這樣使輸入電壓和負載電流的變化范圍都受到一定限制。有些電路中會串聯一個R來限制電流,從而保證穩壓管正常工作。
RZ:動態電阻。它是穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值,它對電壓的穩定性有很大的影響,如下右圖的穩壓管等效模型,可以看到如果△Z非常小,。這個數值隨工作電流的不同而改變。如下公式:動態電阻越小,穩壓性能越好。
另外:Rz隨電壓值不同,呈現出很大差異。如下圖,這顆穩壓管在7~8V時RZ最小,其他電壓下RZ都很大。同時也可以看到流過的Iz不同,穩壓性能也有差異。
電壓溫度系數:它是用來說明穩定電壓值受溫度變化影響的系數。不同型號的穩壓管有不同的穩定電壓的溫度系數,且有正負之分。穩壓值低于4v的穩壓管,穩定電壓的溫度系數為負值;穩壓值高于6v的穩壓管,其穩定電壓的溫度系數為正值;介于4V和6V之間的,可能為正,也可能為負。在要求高的場合,可以用兩個溫度系數相反的管子串聯進行補償(如2DW7)。
三 穩壓管模型
四 穩壓管和TVS的區別
TVS二極管和穩壓二極管在電路都是反向接入,也就是利用它的反向特性,利用PN結雪崩效應,在反向擊穿前均有一個臨界電壓,在反向接入電路都具有穩壓作用。
不同點是: 穩壓二極管利用的是把輸入電壓固定在某個數值 ,而TVS二極管主要是防止瞬態高壓對后級電路進行破壞;
穩壓管的擊穿電流比TVS小不少。穩壓二極管的功率一般不是很大,常見的穩壓二極管有1W、2W等,它的功率由它所允許的溫升決定,實際是穩定電壓與電流的乘積,例如對于穩壓二極管1N4742A,它的功率最大只有1W,穩壓值是12V,那么通過它的電流一般不能超過80mA,要不然管子會發熱的厲害;對于TVS二極管,它講究的是瞬時脈沖功率,這個功率值很高,能達到上千瓦,只是這個時間值維持很小。
穩壓二極管一般不會講響應時間,更多的是關注穩壓值。穩壓管的穩壓精度比TVS高。對于TVS管,它的特性決定著它更關注響應時間,TVS二極管具有瞬態抑制高能量作用,因此要求在較短時間內把較高能量瞬間吸收,因此這個時間很短。
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