一、核心工作原理
稳压二极管利用反向击穿特性实现稳压:当反向电压达到其额定齐纳电压Vz时,进入击穿区,即便电流在较大范围内波动,两端电压也能基本保持恒定,以此输出稳定电压。
二、基本电路组成
完整的实用稳压电路包含这些核心部分:
前级供电:电源变压器、整流桥、滤波电容,将交流电转换为未稳压的直流输入Ui
核心稳压单元:限流电阻R、反向并联的稳压二极管Dz
负载端:待供电的负载电阻RL,输出稳定电压Uo等于稳压管的Vz值
三、典型电路工作过程
当输入电压Ui波动或负载电流变化时,限流电阻R会通过调整自身压降,抵消电压波动,始终让稳压管两端维持在Vz的稳定值,保证输出电压几乎不受干扰。
四、设计关键要点
按目标输出电压选对应Vz的稳压管,优先匹配接近需求值的型号
严格按公式计算限流电阻阻值,确保稳压管工作在允许的电流区间内,避免过流烧毁
该电路属于小功率稳压方案,适合为运放、比较器等提供稳定参考电压
五、进阶实用变种
除基础并联稳压电路外,还可衍生出带三极管扩流的串联稳压电路、温度补偿稳压电路、浪涌/过压保护电路等,适配不同精度和功率需求的场景。
六、基础使用前提
稳压二极管必须反向偏置串联限流电阻才能正常稳压,正向使用时和普通二极管特性一致,无法实现稳压功能。
七、核心参数选型要点
稳定电压Uz:按需选择对应稳压值的型号,比如需要5V稳压可选用Uz=5.1V的1N4733A。
工作电流范围:确保实际工作电流落在IZmin(通常15mA)和IZmax之间,推荐取额定工作电流的10%50%留足余量。
耗散功率:实际工作功率不能超过器件标注的最大耗散功率,避免过热损坏。
八、限流电阻计算方法
最小阻值:
Rmin=(V in(max)−U z )/Iz(max),防止电流超出上限烧坏器件。
最大阻值:
Rmax=(V in(min)−Uz)/(Iz(min)+IL(max)),保证电流不低于最小稳压值,维持稳压效果。
电阻功率:按P>I^2R 选取,预留20%以上的功率余量。
九、使用注意事项
优先选择动态电阻小的型号,稳压精度更高。
多只稳压管串联可获得更高的输出稳压值,不可直接并联均流。
安装时确认管体的负极色环标识,避免极性接反。
十、串联型稳压电路
在此电路中,三极管T的基极被稳压二极管D稳定在13V,那么其发射极就输出恒定的13-0.7=12.3V电压了,在一定范围内,无论输入电压升高还是降低,无论负载电阻大小变化,输出电压都保持不变,这个电路在很多场合下都有应用。

十一、电子滤波器
电子滤波器中的稳压二极管应用电路。电路中,VD1是稳压二极管,VT1是电子滤波管,C1是VT1基极滤波电容,R1是VT1偏置电阻。
在稳压二极管导通后,将VT1基极电压稳压在13V,根据三极管发射结导通后的结电压基本不变特性可知,这时VT1发射极直流输出电压也是稳定的,达到稳定直流输出电压的目的。

十二、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,如图3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。

十三、稳压二极管构成的浪涌保护电路
下图所示是稳压二极管构成的浪涌保护电路。电路中,K1是继电器,VZ1是稳压二极管,R1是限流保护电阻,RL是负载电阻。
当工作电压没有浪涌出现时,工作电压没有高到足以使稳压二极管VZ1导通的程度,这时VZ1截止,没有电流流过继电器K1,K1的触点保持导通状态,工作电压通过继电器触点为负载RL正常供电。
当工作电压出现浪涌时,由于电压升高,稳压二极管VZ1导通,这时有电流流过继电器K1,K1的触点断开,电压不能通过继电器触点为负载RL供电,达到保护负载RL的目的。

十四、稳压二极管构成的过电压保护电路
下图所示是稳压二极管构成的过电压保护电路。电路中VZ1是稳压二极管,VT1是控制管,+115V是主工作电压。

电阻R1和R2构成115V直流工作电压的分压电路,分压后的电压通过稳压二极管VZ1加到VT1基极,当115V电压大小正常时,R1和R2分压后的电压不足以使稳压二极管导通,这时VT1基极电压为0,VT1截止,其集电极为高电平,此时待机保护电路不动作,电路正常工作。
当电压高于115V时,R1和R2分压后的电压足以使稳压二极管VZ1导通,这时VT1饱和导通,其集电极为低电平,通过待机控制线的控制使电路进入待机保护状态。
