使用穩(wěn)壓二極管對(duì)后級(jí)電路進(jìn)行穩(wěn)壓保護(hù)

這個(gè)是個(gè)比較簡(jiǎn)單的案例，但是我想通過(guò)這個(gè)教給大家怎么去使用穩(wěn)壓二極管對(duì)后級(jí)電路進(jìn)行穩(wěn)壓保護(hù)以及對(duì)于具體的參數(shù)怎么去選擇，計(jì)算。

1、背景

反激電源輸出有兩路，一路是輔助電源±15V輸出，一路是主電源5V輸出。5V是整個(gè)系統(tǒng)后級(jí)的主電源，因此加了光耦+TL431的反饋調(diào)節(jié)電路，這塊后續(xù)有機(jī)會(huì)給大家講講光耦+TL431電路。輔助電源是±15V，這塊后級(jí)的負(fù)載就是鉗位二極管，為了保護(hù)后級(jí)電路。

2、現(xiàn)象

上電波形大約會(huì)沖到18V左右，有時(shí)候還會(huì)沖到20V左右。這個(gè)對(duì)于后級(jí)的鉗位二極管其實(shí)影響不大，但是對(duì)于我們最初的設(shè)計(jì)初衷，我們想要的是±15V，作為硬件工程師，不能讓這個(gè)問(wèn)題遺留，一旦量產(chǎn)，很容易暴露問(wèn)題，并且到時(shí)候可能會(huì)引發(fā)很嚴(yán)重的后果，大家都知道量產(chǎn)后或者投入市場(chǎng)再改版就是比較嚴(yán)重的問(wèn)題了，也希望我們做產(chǎn)品開發(fā)的，能一直要有這樣的初心，為了我們自己，一絲不茍的精神還是得有。

3、分析原因

3.1可能是因?yàn)?5V負(fù)載電流太小，導(dǎo)致上電瞬間，電壓有過(guò)沖。因?yàn)椤?5V本身就沒有什么負(fù)載，可以理解為空載。

3.2可能是因?yàn)?V輸出的負(fù)載導(dǎo)致，因?yàn)槲覀?V有三個(gè)比較大的100UF電容，5V雖然沒出問(wèn)題是因?yàn)橛蟹答佌{(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)后導(dǎo)致輔助電源±15V會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

4、驗(yàn)證分析

具體的不給大家詳細(xì)講驗(yàn)證過(guò)程了，也很容易驗(yàn)證，主要將和今天的主題相關(guān)，最終解決措施是給輔助電源±15V輸出增加限流電阻+穩(wěn)壓二極管。

接下來(lái)小編先給大家講一下穩(wěn)壓二極管的基本知識(shí)。

穩(wěn)壓二極管也稱為齊納二極管或者反向擊穿二極管，在電路中起著穩(wěn)定電壓的作用，它利用的是二極管被反向擊穿后，此時(shí)穩(wěn)壓二極管導(dǎo)通，起到分流作用，但是穩(wěn)壓二極管兩端的壓降變化很小，保持在自己的穩(wěn)壓值，

注意：在導(dǎo)通時(shí)，穩(wěn)壓二極管的導(dǎo)通電流方向是由陰極到陽(yáng)極。

通俗易懂說(shuō)：電路中的電壓小于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓時(shí)，起著普通二極管作用，如果大于擊穿電壓，就會(huì)起到穩(wěn)壓二極管作用，進(jìn)行穩(wěn)定電壓。這里面說(shuō)到的擊穿電壓其實(shí)就是穩(wěn)壓二極管手冊(cè)中寫道的Uz穩(wěn)壓值。

一般穩(wěn)壓二極管電路是需要搭配限流電阻進(jìn)行一起使用

如圖所示，虛線框中的就是穩(wěn)壓電路/5

5、那么如何選取穩(wěn)壓二極管和限流電阻的取值呢？

穩(wěn)壓二極管選型

5.1：Uz有些手冊(cè)中叫Vz，以我的案例為例，我想要輸出為15V，可是實(shí)際卻為20V，那么會(huì)選取一個(gè)Uz為15V的穩(wěn)壓二極管，手冊(cè)中一般會(huì)給出最小值和最大值：我選取的為13.8V~15.6V。

5.2：Izk 穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作的時(shí)候的最小工作電流，大家需要知道一點(diǎn)：穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性和電流是負(fù)相關(guān)，電流如果太小，穩(wěn)壓性能就會(huì)減弱。我選用的穩(wěn)壓管手冊(cè)的Izk=0.25mA，我取值IzK=1mA。

當(dāng)然還有其他參數(shù)，比如功耗，你自己通過(guò)電流和電壓乘積去和手冊(cè)的P作對(duì)比，看是否超過(guò)額定功耗，一般都不會(huì)的。比如我的：15V*1mA=15mW,手冊(cè)中的是P=1.5W。

還有Ir,漏電流，這個(gè)一般用不到。

主要就是這兩個(gè)參數(shù)，Izk Uz

限流電阻取值

根據(jù)歐姆定律，要想知道R，需要知道U與I。

U：我們目前是已知的，R電阻左邊電壓我取值為20V，因?yàn)闇y(cè)量的時(shí)候，最高有沖到20V，R電阻右邊的電壓，即穩(wěn)壓二極管的輸出電壓為15V。U=20-15=5V

I：I=I1+I2 I1：負(fù)載電流，我們這里取值為2mA，其實(shí)并沒有2mA，負(fù)載就是一個(gè)保護(hù)的鉗位二極管。I2：穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定工作的時(shí)候工作電流，我這里取值1mA，只要基本大于Izk就可以，要在穩(wěn)壓二極管的工作電流之上。

那么I=3mA，U=5V，R=5/3mA=1.7K

那么選取1.7K電阻，首先從公司庫(kù)中查找有沒有此，因?yàn)槲覜]有找到，最終我選擇1K 0603的。

那么我們選取的1K的有沒有問(wèn)題？我們?nèi)シ从?jì)算一下電流。

I=U/R=20V-15V/1K=5mA，負(fù)載電流固定2mA，也就是流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流為3mA,這個(gè)3mA是大于穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作的最小電流0.25mA，并且功耗也是P=3mA*15V=45mW≤1.5W。

因此選擇1K是OK的，那么選用怎樣的封裝呢？

給大家普及一個(gè)知識(shí)：

1206封裝的電阻功率為：1/4W=0.25W

0805封裝的電阻功率為：1/8W=0.125W

0603封裝的電阻功率：1/10W=0.1W

0402瘋轉(zhuǎn)搞得電阻功率：1/16W=0.0625W

那么我們這個(gè)1K電阻的實(shí)際功率是多少？

P=I*I*R=5mA*5mA*1K=5mw=0.005W≤0.1W，為了保險(xiǎn)起見，我選用了0603的封裝，也有因?yàn)槲业陌遄由系钠渌胤接杏玫?603 1K的料，公用這顆料。

以上的計(jì)算都只是大概理論計(jì)算，和實(shí)際肯定會(huì)有所偏差，但是有理論支撐，不會(huì)差的很大。我主要是給大家一個(gè)計(jì)算方法或者選型方法。

審核編輯 ：李倩