电路原理分析
图3-1-1是硅稳压管稳压电源。其中D1是稳压二极管,R1是限流电阻,R2是负载。由于D1与R2是并联,所以称并联稳压电路。此电路必须接在整流滤波电路之后,上端为正下端为负。由于稳压管D1反向导通时两端的电压总保持固定值,所以在一定条件下R2两端的电压值也能够保持稳定。
下面我们来分析一下具体工作原理:
假设设输入电压为UI,当某种原因导致UI升高时,UD1相应升高,有稳压管的特性可知UD1上升很小都会造成ID1急剧增大,这样流过R1上的IR1电流也增大,R1两端的电压UR1会上升,R1就分担了极大一部分UI升高的值,UD1就可以保持稳定,达到负载上电压UR2保持稳定的目的。这个过程可用下面的变化关系图表示:
UI↑→UD1↑→ID1↑→IR1↑→UR1↑→UD1↓
相反的,如果UI下降时,可用下面的变化关系图表示:
UI↓→UD1↓→ID1↓→IR1↓→UR1↓→UD1↑
通过前面的分析可以看出,硅稳压管稳压电路中,D1负责控制电路的总电流,R1负责控制电路的输出电压,整个稳压过程由D1和R1共同作用完成。
元件选择
下面我们来看看已知负载电压UR1和负载电流IR1时如何设计硅稳压管稳压电源。
(1)初选稳压管D1
一般情况下,可以按照UD1=UR2和ID1≈(IR2)max来初步选定稳压管D1,如果负载有可能开路则应选择(ID1)max≈(2-3)(IR2)max,这是因为当负载时所有电流全部都会流过D1,所以ID1应该适当选择大一点。。
(2)选定输入电压
一般可选择UI=(2-3)UR2
(3)选定限流电阻R1
R1=(UI-UR2)/(ID1+IR2)
但是需要考虑两种极限情况:
当UI最大,且负载开路时(即IR2=0),流过D1的电流最大。为了不超过D1的最大允许电流(ID1)max,需要有足够大的电流电阻,否则会烧坏D1。则R1需要满足:
当UI最小,且负载电流最大时,流过D1的电流最小。为了保证此时D1能够工作在击穿区起到稳压的作用,要有一定的电流流过D1,一般取5mA-10mA。则R1需要满足:
R1〈((UI)min-UR2)/(ID1+(IR2)max)
R1〉((UI)max-UR2)/ID1)max
限流电阻R1的值应该在上面两个公式的范围内选择。
(4)检查电路稳定度
电路稳定度需要根据实际电路的要求来确定,如果稳定度不够,可以适当增加R1和UI,还可以选择动态电阻r比较小的稳压管。