恒流二极管在稳压电源中的应用

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恒流二极管是一种能在很宽的电压变化范围内提供恒定电流的新的半导体器件,具有直流等效电阻低,交流动态阻抗高,温度系数小等特点。图1是半导体恒流二极管常用符号。恒流二极管命名为2DH系列,序列号表示恒流值,我校(杭州大学)生产的恒流二极管用单位数字和双位数字的序列进行分档,分别表示毫安级和微安级管子的恒流值。例如2DH05表示恒流值为500微安(±50微安),2DH40表示恒流值为4毫安(±0.5毫安)。我校生产的恒流二极管型号有2DH03、2DH04…… 2DH10、2DH20……2DH80等。

图1
图1 🔍原图 (258×153)

图2a是恒流二极管2DH05的伏安特性曲线,其恒定电流值I\(_{H}\)=500微安,管子恒流起始电压VS≤1伏,击穿电压V\(_{B}\)≥30伏,一般VB=30~100伏,它的动态电阻r\(_{H}\)=\(\frac{△V}{△I}\)H≥2兆欧。图2b是2DH10的伏安特性曲线,V\(_{S}\)≤1.5伏,IH=1毫安。图2中V\(_{S}\)~VB之间的区域为恒流二极管的恒流工作区,由此可看出,恒流二极管能够在外加电压变化幅度很宽的范围内,保持非常稳定的电流。

图2
图2 🔍原图 (513×560)

图3是使用2DH05型恒流二极管的可调式直流稳压电源电路图,输出为30伏、2安培。实验证明:当负载电流从0变化到1安培时,直流输出电压的变化和纹波电压都比不用恒流二极管的稳压电源小,并可不用辅助电源,使电路简化。使用恒流二极管的稳压电源的稳定度优于0.05%。

图3
图3 🔍原图 (827×365)

图4是放大环节为单管放大器的稳压电源,放大管的集电极负载采用恒流二极管2DH10来代替电阻负载。由于恒流二极管2DH10的动态电阻为兆欧级,比通常BG\(_{3}\)放大管集电极负载电阻高两个数量级,使得BG3电压增益也近似高二个数量级,输入电压的变化对输出电压的影响也近似减小了二个数量级,即电网电压波动时对输出电压的影响大大地减小了。另外,由于采用恒流管,其动态电阻很大,使得因输入电压的升降直接通过放大管负载影响调整管的作用变得很小。

图4
图4 🔍原图 (800×337)

图5是一种高压稳压电源,使用恒流二极管,可以得到良好的稳定度。用三个同型号的恒流二极管DH\(_{1}\)、DH2、DH\(_{3}\)串联作为放大管BG3的集电极负载,可以得到很高的电压增益,并可承担高压而不致被击穿。把二个同型号的恒流二极管DH\(_{4}\)、DH5串联后再与作为基准电压的辉光管wy1连接,起到限流和点火作用。辉光管放电电压的温度系数较小,用它作为基准电压器件,可使高压稳压电源受温度影响减小。

图5
图5 🔍原图 (894×378)

除上所述外,在调压范围较宽的稳压电源中,为了在输出电压很低的情况下,不致使差分放大器的射极电阻阻值变得太小而减弱对零点漂移的抑制能力,常用一组辅助电源来供给差分放大器的射极电流,我们若在辅助电源中采用恒流二极管作为恒流源,来向作为基准电压的稳压管DW和差分放大器的射极提供电流,如图6所示,可使输出电压更为稳定,图中R\(_{e}\)为差分放大器的射极电阻。(吴荣权 王曙浩等)

图6
图6 🔍原图 (418×208)