先上圖,如下圖1所示:
圖1
圖1是穩壓電路比較經典的電路,穩壓管是3.3V的穩壓,R1為限流電阻(不能省),RL代表負載。
這一章我們將圍繞穩壓二極管的電路中涉及的器件選型計算來展開。
還是看回圖1,輸入電壓為5V,整個電流的走向分為Ib和Ic,Ia=Ib+Ic
我們先看穩壓二極管手冊中,在二極管處于反向擊穿狀態時電壓電流特性曲線圖,(小伙伴們如果還不清楚穩壓二極管的穩壓原理,可自行百度查看相應的概念,這里就不在贅述了)如下圖2所示:
圖2
由這張圖2可以知道的第一個信息是:不同穩壓值(2.7V,3.3V,3.9V,4.7V,5.6V,6.8V,8.2V)的穩壓二極管在能輸出穩定電壓的前提是需要有最小的電流(也叫穩定電流Iz)穿過穩壓二極管,那這個電流是多少?是圖2中圈起來的5MA嗎?
顯然不是的,從圖2中可以看出5.6V以下是需要滿足5MA的穩定電流才行,當到了5.6V以上的穩壓二極管只需要2MA左右即可,根本不需要到5MA。甚至一些穩壓二極管都用不到2MA,如下圖所示:
好,我們再看回圖1:
圖1
首先考慮
第一個問題:Ib和Ic到底是多少?
第二個問題:R1應該選多大?
第三個問題:這個3.3V的穩壓電流能帶多大的負載(也就是能輸出多大的電流)?
還是老套路,看穩壓二極管的手冊,如下圖3所示:
圖3
可以知道穩壓二極管的最大功耗為500mW(忽略溫度的影響)
根據公式:P=U*I 500mW=3.3V*I
I=150MA。
那也就是說流過穩壓二極管的電流最大就是150MA,超過這個值就會直接影響到穩壓二極管的壽命或者有可能損壞穩壓二極管,那這個電流其實就是流過R1的電流。
那么有些小伙伴到這里就不明白了,為啥要算這個穩壓二極管最大的電流?
先看下圖4所示:
圖4
由圖4中可以看出和圖1的區別在于,圖4是沒有負載的,也就是在空載的情況下,因為在空載的情況下,流過電阻R1的電流會直接全部加載在穩壓二極管上,這就是為什么要計算出穩壓二極管最大能承受的電流,如果不提前算好這個電流值,如果R1選型有誤,會直接出現損壞穩壓二極管的可能。
那知道穩壓二極管最大電流為150MA,那由圖2的曲線圖可知,只需要保證最小工作電流(穩定電流Ib)為5MA就能保證穩壓二極管進入穩壓狀態了。所以Ic=Ia-Ib Ia=150MA Ic=150mA-5mA=145mA,最終如下圖5:
圖5
所以整個電路的帶載能力P=U*I=3.3V*Ic=3.3V*145MA=478.5mW
我們接著計算R1
由歐姆定律可知:R=U/I
其中電阻R1兩端的電壓等于輸入電壓減去穩壓二極管的穩壓電壓
設R1兩端的電壓為U1=U-3.3V=5V-3.3V=1.7V
Ia=150ma 故R1=1.7V/150ma=11Ω
故得出以下圖6所示:
圖6
那假如說負載RL需要20MA的電流,如何計算R1的電阻阻值呢?
如下圖7所示:
圖7
由圖7可知,Ic=20MA,Ib=5MA,那么流過R1的電流Ia=20MA+5MA
=25MA。那根據歐姆定律,R=U/I 故R1等于
R1=(5V-3.3V)/(20MA+5MA)=68Ω
故最終電路參數如下:
好了,這章就先寫到這,我們下章主要寫一下穩壓二極管如何選型。