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稳压电源原理

作者:dolphin时间:2016-09-30

稳压定义:
电压调整(Line Regulation):输入电压改变时,输出电压维持一定。
负载调整(Load Regulation):负载电阻改变(输出电流)时,输出电压维持不变。

稳压过程方框图

稳压二极管(Zener diode):
是一种专门工作于反向(崩溃,Breakdown)区域的二极管,如有一适量的
电流流经此二极管,则其两端点间产生一固定不变的电压,名为:”稳压电压”,
由于其电压稳定,故被广泛用于稳压电路或用作参考电压源。

崩溃现象:
在PN结上,加以反向电压时,反向电流很小,叫反向饱和电流,当反向电压加大到一定值时,反向电流会突然增加,这现象叫PN结的击穿。

电路符号和曲线图:

理想的等效实际的等效


工作原理:
稳压二极管特性曲线中,当反向电压达到击穿电压后,二极管由截止转为导通,此时的电流为最低稳压电流IZ(Min),而形成的电压为最低稳压电压VZ(Min),
如继续加大反向电压,则电流便急速变大,但稳压二极管有一定的最大可通过电流IZ(Max),若通过的电流超过IZ(Max),会损坏此二极管。
(简单来说:反向电压到达VZ后,相对电流不断增加,电压变化却很少。)

稳压二极管稳压器:
下图电路中,稳压二极管负起调节作用,当负载电流减少时,限流电阻两端电压降便下降,输出电压上升,即相对地加大稳压二极管的反向电压,稳压电流IZ上升,使IRS亦上升,限流电阻RS的降压便上升,输出电压下降,结果输出电压保持不变。缺点是不能获得较大输出电流。


电压调节百份比:%V.R
电压的稳定程度,比数愈低愈好,当直流电压输入VS或负载电流IL变动
其输出Vo可以保持在一定范围内不变。



VNL:无负载时的电压输出VFL:满载时的电压输出
例:如上图的稳压器,在没有负载时其输出电压为7.5V,而在额定电流输出时,其输出电压为7.4V,求此稳压器的电压稳定度。


限流电阻的计算:
限流电阻(RS) :- (1)提供VZ之工作电流。
(2)保护VZ不受过流损坏。
两个极端情况:
1. VS = VS(Min),IL = IL(Max)


当VS = VS(Max),IL = IL(Min) 时,

RS = RS(最小值), IZ(Max) = 最大工作电流


例1:如输入电压的变化为15V ~ 18V,负载电流变化为5mA ~ 15mA,而稳压二极管之VZ = 12V,IZ(Min)= 0.25mA,IZ(Max) = 50mA,求RS的数值。
: VS(Max) = 18V,VS(Min) = 15V,IZ(Min) = 0.25mA,IZ (Max) = 50mA



RS = 100Ω或200Ω

稳压二极管在电源中的作用

2. VS = VS(Max),IL = I L(Min) VRS = VS - VZ
IS = IL + IZ


VS = VS(Min),IL = IL(Max)时,
RS = RS(最大值), IZ(Min) = 最低工作电流


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