稳压二极管电路的设计与优化

1.稳压电路分析

如图6.17 所示为单相桥式整流滤波稳压电路，变压器的输出电压经过整流、滤波之后为稳压电路的输入，但是此电压不稳定，所以，再通过稳压电路，使负载上得到较为平直的输出电压。下面以例题方式分析稳压电路的工作原理。

图6.17　单相桥式整流滤波稳压电路

【例 6.7】 试分析如图6.18 所示稳压电路产生自动调整稳压的过程。已知UC为滤波电路输出电压，DZ为稳压管，RL为负载电阻，R 为限流电阻。

图6.18　例6.7 稳压电路图

分析：

（1）稳压二极管反向特性：当稳压管端的稳定电压发生很小的变化∆UZ时，则会引起稳定电流IZ很大的变化∆IZ，即稳压二极管可自动调节电流IZ的大小。

（2）限流电阻R 的作用：电流IZ的大小的变化，引起电阻R 上的压降IR 变化，以补偿电压UC或负载RL变化引起的电压Uo变化，达到维持负载电压Uo（UZ）基本恒定的目的。

解 （1）当电源电压UC发生波动，负载RL不变，电路产生如下自动调整过程：

（2）当电源电压U 一定时，负载RL发生变化，电路产生自动调整的如下过程：

由此可见，稳压管在电路中起着电流调节作用，当输出电压Uo有微小变化时，将引起稳压管电流较大的变化，通过调整电阻R 上的压降来保持输出电压Uo基本不变。

结论：图6.18 所示稳压电路是直流稳压电源中最基本的一种模块，其电路主要是利用稳压二极管的反向击穿特性和限流电阻R 上的电压变化，实现自动调整稳定电压Uo。由于电阻R 起到稳定输出电压的作用，常称为稳压电阻，之所以称为限流电阻，是因为电阻R 除了起到稳定电压Uo的作用外，还可限制电流IZ，保护稳压二极管。

图6.18 所示稳压管稳压电路虽然结构简单，但受稳压管最大稳定电流Izmax的限制，负载取用电流Io较小，而且输出电压Uo值的大小不能调节，其Uo的稳定度也不高。

2.稳压电路参数选择

稳压二极管DZ：

限流电阻R：(www.xing528.com)

限流电阻R 的额定功率PR：

【例6.8】 整流滤波稳压电路如图6.17 所示，已知 电容电压平均值UC=30 V，稳压值UZ=12 V，限流电阻R=2 kΩ，负载RL=4 kΩ，稳压管的稳定电流IZmin=5 mA 与IZmax=18 mA。试求：

（1）通过负载和稳压管的电流。

（2）变压器副绕组电压的有效值。

（3）通过二极管的平均电流和二极管承受的最高反向电压。

分析：

（1）根据Uo=UZ参数值，得负载电流 Io；根据KVL 解得限流电阻R 两端的电压和电流I，从而得到稳压管中的电流 IZ。

（2）根据

得变压器副绕组电压的有效值U2。

（3）根据I=2ID解得二极管的平均电流 ID；由变压器副绕组电压的最大值解得二极管承受的最高反向电UDRM。

解 （1）负载和稳压管的电流：

限流电阻R 两端的电压为

稳压管中的电流为

（2）变压器副绕组电压的有效值：

（3）通过二极管的平均电流ID和二极管承受的最高反向电压UDRM：