另外,如果假设负载电阻不变,而输入电压增大或减小,则稳压过程的推导与上述类似,这里就不再赘述了。
(四)稳压二极管典型电路限流电阻计算下面我们针对这个典型稳压电路的一组数据,计算限流电阻的阻值。具体参数如下:
电源电压波动范围:13~15V
负载电阻变化范围:300~500Ω
稳压管工作电流范围:5~40ma
稳压管工作电压:6V
对于限流电阻的阻值我们首先要知道,它即不能过大,也不能过小,过大会导致稳压管电流过大损坏,过小会导致稳压管位于反向截止区而不能进入稳压工作状态。所以这个限流电阻就会存在一个上限值和一个下限值,导致稳压管分别工作于最小和最大电流两种极限状态,这两种状态是由于电源电压波动和负载电阻变化引起的,所以根据之前的定性分析,我们可以比较容易的分析出这两种状态的情况,如下表所示:
可以看到,在情况2的状态下,当负载电阻值最大时,负载通路的电流相对最小,而此时电源电压却最大,这两个因素共同作用于稳压管上,导致稳压管电流最大。这种情况就类似于下图9中所示的水库泄洪情况:
图9中副闸门的作用是配合主闸门控制水位并在适当的时候保护主闸门,避免主闸门承受过大的水压。当上游来水量增加时,如果同时主闸门把开口关到最小,这两个条件同时发生时副闸门就会面临水流最大的极限情况。这里水库的模型与稳压电路有如下对应关系:
主闸门 --> 负载电阻
副闸门 --> 稳压管
上游水量增加 --> 电源电压增加
主闸门开口关小 --> 负载电阻增加
副闸门水量最大 --> 稳压管电流最大
从上述关系中,我们可以计算出当稳压管工作电流最小时,输入电压最小,负载电流最大,此时对应的限流电阻值最大:
同理也很容易计算出限流电阻最小值为180Ω,我们可以取中间值220Ω的电阻(标准阻值中没有230Ω的电阻)。
(五)总结稳压管在使用中要注意以下问题:
1, 稳压管使用时要串联一个限流电阻,用来保护稳压管并设定其工作电流。
2, 实际稳压管的稳定电压值是一个范围,同一批稳压管的实际稳压值可能会存在差异,但不会和标称稳压值差太多。
3, 稳压管可以串联使用,串联有四种不同接法,不同接法的稳压数值也各不相同。一般不并联使用。
4, 为了使稳压效果更稳定,需要使稳压管工作在中度偏深的击穿状态,所以输入的电压值最好是2到3倍的稳定电压值,即Uin=2~3(UZD
),比如如果要使电压稳定在12伏,而输入电压是18伏,虽然可以稳压,但是稳压管处在浅度击穿状态,稳压效果并不好。
5, 稳压管工作状态电流值不高,比如上述的1N47XXA系列最高也不到100ma,所以不适用于大功率的场合。
6, 稳压管的稳定电压有一定范围,在要求高精度电压的场合并不适用,这时可以使用专用的稳压模块代替。