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穩壓二極管原理解析

CHANBAEK ? 來源:沫禾電子 ? 作者:沫禾電子 ? 2023-05-31 15:16 ? 次閱讀

生活中,每天都需要給手機充電,那么你有想過手機充電器是如何把AC 220V轉換為DC 5V的么,如果你的充電器是快充,可能會轉換成DC 9V。從今天開始,我們用前幾天學到的整流、濾波環節來實現簡單的“手機充電器”。

從前幾天的濾波仿真可知,在濾波后得到的波形可能仍存在波動,是不穩定的直流電。為了解決這個問題,有必要在濾波后添加穩壓環節,以達到輸出穩定不變的直流電的目的。在此,將介紹三種常用的穩壓實現方法。

方法一:穩壓二極管

1.原理圖

wKgZomR28z6Aa-g9AAAabp5bOeE048.jpg

如圖所示,穩壓二極管在電路中應為反向連接(反偏),它與負載電阻并聯后再與限流電阻(一般為1k)串聯,因此屬于并聯型穩壓電路。

2.仿真數據

wKgaomR28z6ACJ4tAACOOFshDvU631.jpg

圖中可見,穩壓環節之前(通道B-藍色)的波形帶有明顯毛刺,穩壓環節之后(通道A-紅色)的波形穩定性好。穩壓二極管1N4461的穩定電壓參數為6.8V,仿真得到的負載端電壓為6.73V。

為了看清波形的穩定性,過濾其中的直流分量,得到的交流波形如下圖,穩壓環節之前的交流電壓峰峰值為796mV,穩壓之后的交流電壓峰峰值為3.2mV,可見,波形中的波動成分大幅削弱。

wKgZomR28z6AJI7LAACUdFt9tRc852.jpg

3.原理解析

(1)若負載不變,假設電網電壓上升,則將使Ui上升,Uo隨之升高,穩壓管的電流IZ會顯著增加,使(串聯)電阻R的壓降增大,以抵償Ui的升高,從而保持負載電壓Uo基本不變。

(2)若電網電壓不變,假設負載減小,將使IL增大,從而(串聯)電阻R的電流增大,R上的壓降升高,輸出電壓Uo下降。由于穩壓管與負載并聯,Uo的下降使IZ顯著減小。由分流關系:IR= IZ↓ + IL↑,故使IR基本不變,串聯電阻R上的電壓也就基本不變,從而輸出電壓Uo基本不變。

4.穩壓管的選擇

選擇穩壓管時,一般取:

wKgZomR28z6Aa3OCAAASVmjFLWc871.jpg

5.重點提示

穩壓二極管需工作于反向偏置狀態,若正偏,則將導通,與普通二極管的導通無異。

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