代码收藏家 稳压二极管工作原理、参数意义和电路参数计算详解
稳压二极管的工作原理：稳压二极管也叫稳压管，它在电路中一般起到稳定电压的作用，也可以为电路提供基准电压值。稳压二极管使用特殊工艺制造，这种工艺使它在反向击穿时仍然可以长时间稳定工作，不损坏，而工作在反向击穿状态的稳压管只要工作电流保持在一定范围，则它两端电压波动的范围就很小，稳压管正是利用这个特性实现稳压的。下图是稳压管伏安特性曲线，在正常稳压工作状态下，稳压管就工作在图中AB这段区间。
稳压二极管重要参数：
1 稳定电压：稳定电压是指标称稳定电压，理想稳压管的稳压值是一个固定的电压数值，但实际真实稳压管的稳定电压会在一定范围波动，有些型号的稳压管应用手册中会给出标称稳定电压值，最小稳定电压值和最大稳定电压值，但也有些手册中只给出标称稳定电压值。下图所示是稳压管1N4733A-G的应用手册中给出的稳定电压值。
2 最大耗散功率：最大耗散功率是指可以稳定工作的最大功率值，在工作电路中稳压管的功率不应超过这个值。下图所示是稳压管1N47XXA-G的应用手册中给出的最大耗散功率值。
3 额定工作电流（Izt）：额定工作电流是指稳压管可以长时间稳定工作，并且稳压性能最好时对应的工作电流值。下图所示是稳压管1N4733A-G的应用手册中给出的额定工作电流。
4 最小稳定工作电流：最小稳定工作电流是指可以使稳压管具有稳压功能的最小工作电流，如果稳压管电流小于这个值，会进入反向截止区，在反向截止区稳压管是没有稳压功能的。下图所示是稳压管1N4733A-G的应用手册中给出的最小稳定工作电流，1毫安。
5 最大稳定工作电流：最大稳定工作电流是指可以使稳压管具有稳压功能的最大工作电流，如果超过这个电流，会导致稳压管损坏。有些稳压管的应用手册中并没有给出最大稳定工作电流，这是因为这个参数可以由标称稳定电压和最大耗散功率两个参数得出。
6 动态电阻：稳压管的动态电阻等于电压变化与电流变化的比值。动态电阻越小稳压效果越好，这是因为动态电阻小，则相同电流变化引起的电压变化就越小，所以电压就越稳定。从稳压管的反向伏安特性可以看出，稳压管的工作电流越接近最大稳定工作电流则动态电阻越小，越接近最小工作电流则动态电阻越大。所以稳压管工作电流接近最大稳定工作电流时稳压效果才好。下图所示是稳压管1N4733A-G的应用手册中给出的动态电阻。
稳压二极管稳压原理的定性分析：稳压管在电路应用中一般要串联一个限流电阻，用来保护稳压管，避免工作电流过大导致损坏，另外通过选定合理的限流电阻值，也可以避免稳压管工作电流过小而进入反向截止区，失去稳压效果。所以说这个限流电阻R即起到保护作用，也起到设定合适工作电流的作用。下图是稳压二极管的典型应用电路：
稳压二极管典型电路限流电阻计算：限流电阻不能太高或太低，既要承受最高的输入电压，同时也要保证不能限制最大的负载电流。根据这个条件，计算R(max)应该在输入电压最小时，不限制最大的负载电流 R = (Vin(min) – Vout)/IL(max) 姑且忽略Iz = 0时的 稳压二极管也能起作用 R(min)应该在输入电压最大时，负载电流最小时，保护稳压二极管使别超过其最大电流 R = （Vin(max) – Vout）/Iz(max)而且要保证IZ（max）> IL(max) 。因为如果负载为空载的时候，电流全流到Iz上。
实用电路
稳压电路：如下图是阻容降压电路图，当负载 RL 电流增大时，电阻 R2 上的压降增大，负载电压随之降低；但是，只要稳压管两点电压稍有下降，稳压管电流就会显著减小，使通过电阻 R2 的电流和电阻 R2 上的压降基本不变，使得负载电压也基本不变。负载电流减小时，稳压过程则与此过程相反。
过压保护：过压有过高电压和低电压保护，如图是低压保护电路，避免负载长时间处于低压状态而端断开电路，它利用的是稳压二极管的击穿电压，一旦电源电压VCC超过稳压管击穿电压时，那么稳压管就会导通，这时候触点K吸合，继电器接通，负载RL工作。当VCC电压过低(没有达到稳压管稳定电压值)时，触点不动作，继电器不会吸合。
温度补偿：稳压二极管在温度补偿电路利用的是稳压二极管的温度系数，如下图是用温度互补型稳压二极管构成的稳压电路，采用互补型稳压二极管对于稳压要求较高的电路当中，特别是温度对电压的影响，这种具有温度互补特性的稳压二极管内部其实有两只普通的稳压二极管，但是它们的温度特性相反，当温度升高或下降时，一只二极管的管压降下降，另一只二极管的管压降升高，这样两只二极管总的管压降保持不变，起到到温度补偿作用。
限幅电路：如下图是反向比例电路，输入信号加入反相输入端，对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为Vout=-R3/R1*Vin。为了防止放大器输出电压超过限定值,可增加稳压管限幅，使输出的电压峰值被限制在稳压管的稳定电压值上。
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。
