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硅穩壓管并聯穩壓電源電路圖

鉅大LARGE  |  點擊量:1754次  |  2020年02月13日  

電路原理分析

圖3-1-1是硅穩壓管穩壓電源。其中D1是穩壓二極管,R1是限流電阻,R2是負載。由于D1與R2是并聯,所以稱并聯穩壓電路。此電路必須接在整流濾波電路之后,上端為正下端為負。由于穩壓管D1反向導通時兩端的電壓總保持固定值,所以在一定條件下R2兩端的電壓值也能夠保持穩定。



下面我們來分析一下具體工作原理:


假設設輸入電壓為UI,當某種原因導致UI升高時,UD1相應升高,有穩壓管的特性可知UD1上升很小都會造成ID1急劇增大,這樣流過R1上的IR1電流也增大,R1兩端的電壓UR1會上升,R1就分擔了極大一部分UI升高的值,UD1就可以保持穩定,達到負載上電壓UR2保持穩定的目的。這個過程可用下面的變化關系圖表示:


UI↑→UD1↑→ID1↑→IR1↑→UR1↑→UD1↓


相反的,如果UI下降時,可用下面的變化關系圖表示:


UI↓→UD1↓→ID1↓→IR1↓→UR1↓→UD1↑


通過前面的分析可以看出,硅穩壓管穩壓電路中,D1負責控制電路的總電流,R1負責控制電路的輸出電壓,整個穩壓過程由D1和R1共同作用完成。


元件選擇

下面我們來看看已知負載電壓UR1和負載電流IR1時如何設計硅穩壓管穩壓電源。


(1)初選穩壓管D1


一般情況下,可以按照UD1=UR2和ID1≈(IR2)max來初步選定穩壓管D1,如果負載有可能開路則應選擇(ID1)max≈(2-3)(IR2)max,這是因為當負載時所有電流全部都會流過D1,所以ID1應該適當選擇大一點。。


(2)選定輸入電壓


一般可選擇UI=(2-3)UR2


(3)選定限流電阻R1


R1=(UI-UR2)/(ID1+IR2)


但是需要考慮兩種極限情況:


當UI最大,且負載開路時(即IR2=0),流過D1的電流最大。為了不超過D1的最大允許電流(ID1)max,需要有足夠大的電流電阻,否則會燒壞D1。則R1需要滿足:


當UI最小,且負載電流最大時,流過D1的電流最小。為了保證此時D1能夠工作在擊穿區起到穩壓的作用,要有一定的電流流過D1,一般取5mA-10mA。則R1需要滿足:


R1〈((UI)min-UR2)/(ID1+(IR2)max)


R1〉((UI)max-UR2)/ID1)max


限流電阻R1的值應該在上面兩個公式的范圍內選擇。


(4)檢查電路穩定度


電路穩定度需要根據實際電路的要求來確定,如果穩定度不夠,可以適當增加R1和UI,還可以選擇動態電阻r比較小的穩壓管。


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