先上图,如下图1所示:
图1
图1是稳压电路比较经典的电路,稳压管是3.3V的稳压,R1为限流电阻(不能省),RL代表负载。
这一章我们将围绕稳压二极管的电路中涉及的器件选型计算来展开。
还是看回图1,输入电压为5V,整个电流的走向分为Ib和Ic,Ia=Ib+Ic
我们先看稳压二极管手册中,在二极管处于反向击穿状态时电压电流特性曲线图,(小伙伴们如果还不清楚稳压二极管的稳压原理,可自行百度查看相应的概念,这里就不在赘述了)如下图2所示:
图2
由这张图2可以知道的第一个信息是:不同稳压值(2.7V,3.3V,3.9V,4.7V,5.6V,6.8V,8.2V)的稳压二极管在能输出稳定电压的前提是需要有最小的电流(也叫稳定电流Iz)穿过稳压二极管,那这个电流是多少?是图2中圈起来的5MA吗?
显然不是的,从图2中可以看出5.6V以下是需要满足5MA的稳定电流才行,当到了5.6V以上的稳压二极管只需要2MA左右即可,根本不需要到5MA。甚至一些稳压二极管都用不到2MA,如下图所示:
好,我们再看回图1:
图1
首先考虑
第一个问题:Ib和Ic到底是多少?
第二个问题:R1应该选多大?
第三个问题:这个3.3V的稳压电流能带多大的负载(也就是能输出多大的电流)?
还是老套路,看稳压二极管的手册,如下图3所示:
图3
可以知道稳压二极管的最大功耗为500mW(忽略温度的影响)
根据公式:P=U*I 500mW=3.3V*I
I=150MA。
那也就是说流过稳压二极管的电流最大就是150MA,超过这个值就会直接影响到稳压二极管的寿命或者有可能损坏稳压二极管,那这个电流其实就是流过R1的电流。
那么有些小伙伴到这里就不明白了,为啥要算这个稳压二极管最大的电流?
先看下图4所示:
图4
由图4中可以看出和图1的区别在于,图4是没有负载的,也就是在空载的情况下,因为在空载的情况下,流过电阻R1的电流会直接全部加载在稳压二极管上,这就是为什么要计算出稳压二极管最大能承受的电流,如果不提前算好这个电流值,如果R1选型有误,会直接出现损坏稳压二极管的可能。
那知道稳压二极管最大电流为150MA,那由图2的曲线图可知,只需要保证最小工作电流(稳定电流Ib)为5MA就能保证稳压二极管进入稳压状态了。所以Ic=Ia-Ib Ia=150MA Ic=150mA-5mA=145mA,最终如下图5:
图5
所以整个电路的带载能力P=U*I=3.3V*Ic=3.3V*145MA=478.5mW
我们接着计算R1
由欧姆定律可知:R=U/I
其中电阻R1两端的电压等于输入电压减去稳压二极管的稳压电压
设R1两端的电压为U1=U-3.3V=5V-3.3V=1.7V
Ia=150ma 故R1=1.7V/150ma=11Ω
故得出以下图6所示:
图6
那假如说负载RL需要20MA的电流,如何计算R1的电阻阻值呢?
如下图7所示:
图7
由图7可知,Ic=20MA,Ib=5MA,那么流过R1的电流Ia=20MA+5MA
=25MA。那根据欧姆定律,R=U/I 故R1等于
R1=(5V-3.3V)/(20MA+5MA)=68Ω
故最终电路参数如下:
好了,这章就先写到这,我们下章主要写一下稳压二极管如何选型。