1 、穩(wěn)壓二極管

電池或電池組，是電壓較為平穩(wěn)的直流電源?；驘o必要實(shí)施穩(wěn)壓控制，但其缺點(diǎn)是供電容量低，使用壽命有局限。交、直流轉(zhuǎn)換電源中，交流側(cè)的波動(dòng)及負(fù)載電流變化，均會(huì)引發(fā)電壓波動(dòng)。穩(wěn)壓控制，凸顯為一個(gè)重要的課題。

無論多少復(fù)雜的穩(wěn)壓控制電路，基準(zhǔn)電壓源電路是一個(gè)不可或缺的電路構(gòu)成部分。輸出變化量與一個(gè)不變量（基準(zhǔn)電壓）相比較，才能形成控制信號，使變化量回復(fù)至可控范圍以內(nèi)。這如同以“海平面作為海拔零米”做為高度基準(zhǔn)單位，才能恒量某物體的高度，是一個(gè)道理。失去了“海拔基準(zhǔn)”的參照，個(gè)別物體的高、低是無法界定和毫無意義的。

基準(zhǔn)電壓信號的取得，其最原始電路，即由限流電阻和穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的簡單穩(wěn)壓電路，如圖1中的方框圖所示。

圖1 簡易R、D穩(wěn)壓電路

圖2 具有電流/功率放大作用的穩(wěn)壓電路

圖中電路中，因穩(wěn)壓二極管的最大擊穿電流值所限，電路的電流輸出能力極差，因此一般應(yīng)用中，常采用如圖2所示的，添加電壓跟隨器，以提升電流/功率輸出能力。

在上世紀(jì)八、九十年代，各類電子設(shè)備往往由分方元件（二極管、三極管）所組成，各種穩(wěn)壓電源電路中，穩(wěn)壓二極管是必用的關(guān)鍵器件之一。但當(dāng)時(shí)的電子器件供應(yīng)，卻不令人樂觀，為搞到一只適宜電壓擊穿值的穩(wěn)壓二極管，有時(shí)要付出大量的人力、時(shí)間，如為了買到一只3.3V的穩(wěn)壓二極管，曾三上縣城廣播器材供應(yīng)站，卻無功而返，使人大傷腦筋。這種境況，也逼得人腦筋開竅，想出另外應(yīng)付的法子。在長期的電子設(shè)備維修生涯中，尋找穩(wěn)壓二極管，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓二極管，制造穩(wěn)壓二極管，成了我的一大樂趣。

其實(shí)在穩(wěn)壓工作者（假定有這么一個(gè)行業(yè)的話）的眼里，所有的電子器件，都具有“電壓擊穿”的特性，都有成為穩(wěn)壓二極管的特質(zhì)，甚至不是電子器件的物質(zhì)，如空氣，在一定條件下，都具有這種物性。知道了這點(diǎn)，需用穩(wěn)壓二極管時(shí)，伸手拈來，遍地都地，又哪里愁購不到穩(wěn)壓二極管呢。

圖1電路中，正確選取限流電阻R的阻值，是使穩(wěn)壓電路正常工作的前提。在負(fù)載電路空載時(shí)，使流過穩(wěn)壓二極管Dz的電流不超過其最大耐受值而損壞；在最大負(fù)載時(shí)，仍要保障流過Dz的電流超過最小擊穿電流值，仍其仍處于擊穿工作區(qū)。從穩(wěn)壓二極管的安全出發(fā)，只要限制其流通電流不超過穩(wěn)壓二極管最大反向耐受電流，電路元件就不會(huì)有損壞的危險(xiǎn)。穩(wěn)壓二極管的正常工作區(qū)，是指在一定的流通電流條件下，工作于其反向擊穿狀態(tài)下。此時(shí)在較大的電流變化區(qū)域內(nèi)，其端電壓變化值是較微小的，甚至可以忽略不計(jì)。

我所找到的穩(wěn)壓二極管代換器件：

1）普通二極管（正向?qū)妷海?/p>

眾所周知，普通二極管和晶體三極管的發(fā)射結(jié)，有一個(gè)門坎導(dǎo)通電壓，對硅材料器件，此導(dǎo)通電壓約為0.65V左右，隨導(dǎo)通電流的變化，此電壓變化并不是顯著的。因而任何硅材料的普通二極管，均可用作0.6V的穩(wěn)壓二極管，將其正向壓降作為穩(wěn)壓值。顯然，因普通二極管的工作電流往往數(shù)倍于穩(wěn)壓二極管的工作電流，代換后，使功率輸出能力增強(qiáng)，穩(wěn)壓區(qū)變寬。若需要2.5V的穩(wěn)壓管，將3只普通二極管串取即可。

純粹采用二極管來代用穩(wěn)壓管，若所需穩(wěn)壓值較高，則多只串聯(lián)尤為不便。這促使我進(jìn)一步尋找其它的代換器件。

2）發(fā)光二極管（正向?qū)妷海?/p>

發(fā)光二極管的正向?qū)▔航导s1.72V之間，1只可以達(dá)到3只二極管的串聯(lián)值，若需3.5V的穩(wěn)壓管，將其兩只串聯(lián)即能代用了。但要注意發(fā)光二極管的工作電流值一般為1020mA，注意選取R值，使其流過發(fā)光二極管的電流不大于20mA。

3）晶體三極管的發(fā)射結(jié)（反向擊穿電壓）

這是較為理想的穩(wěn)壓管替代元件。三極管參數(shù)項(xiàng)中，有一項(xiàng)是Vbeo，即發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓值。記得當(dāng)時(shí)，維修當(dāng)中急需用到6V穩(wěn)壓管，隨手拿起一只3DG6晶體三極管，在基極串入限流電阻后，施加發(fā)射結(jié)反向電壓，測得其穩(wěn)壓值為6V，代替原穩(wěn)壓管，將設(shè)備修復(fù)。現(xiàn)在應(yīng)用最多的是90xx系列晶體管，若需要5V穩(wěn)壓管，則可用9013的發(fā)射結(jié)取代。任意一只三極管的發(fā)射結(jié)，都有一個(gè)較為穩(wěn)壓的擊穿電壓值，因而實(shí)際上，晶體三極管，也同時(shí)是穩(wěn)壓二極管代用器件。

圖3 穩(wěn)壓二極管代用電路

4）特定型號的二極管（反向擊穿電壓）

有一次故障檢修中，亟需用到110V穩(wěn)壓二極管，手頭沒有現(xiàn)成的穩(wěn)壓管，用其它串聯(lián)代用，得用到一大嘟嘍兒，不太現(xiàn)實(shí)。手頭正有高頻小功率整流二極管1N4148，串聯(lián)100k電阻，加入DC500V，一試，蹦了起來，真是巧他娘打巧兒啊，IN4148的反向擊穿電壓值，可不正是110V嘛。普通整流二極管，如IN40xx系列，其反向擊穿電壓值VRRM為50V、100V、400V、600V，如果對其反向應(yīng)用，這簡單就是系列的穩(wěn)壓二極管啊。

如果用心，還可以在其它電子器件中，找到“穩(wěn)壓二極管”的。

2、串聯(lián)穩(wěn)壓和并聯(lián)穩(wěn)壓及穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì)

從穩(wěn)壓元件Dz或電壓調(diào)整元件VT與負(fù)載RL關(guān)系的不同，可以分為并聯(lián)（分流）穩(wěn)壓電路和串聯(lián)（分壓）調(diào)穩(wěn)壓電路，兩路電路形式，如圖4所示。

圖4 串、并聯(lián)穩(wěn)壓電路

影響Uo電壓變化的原因有數(shù)種，例如溫度變化等，但其中最關(guān)鍵的兩條，即輸入電壓變化和負(fù)載電流的變化，影響最為顯著。

若將負(fù)載電路等效為電阻RL，將穩(wěn)壓二極管的內(nèi)阻變化等效為RDz（可變電阻），可以推知其穩(wěn)壓過程是這樣的：

（a）電路為并聯(lián)穩(wěn)壓電路，Dz與RL成并聯(lián)分流關(guān)系。

當(dāng)RL固定不變，只有輸入電壓變化（例如升高）時(shí)，為了維持Uo不變，此時(shí)RDz的電阻值往小處變化，對供電電流的分流能力增強(qiáng)，以使Uo回落，保持原值不變； 當(dāng)輸入電壓不變，負(fù)載電阻RL變化時(shí)（例如變?。?，負(fù)載電流的增大使Uo有低落的趨勢，此時(shí)RDz的電阻值增大，分流減小，使Uo上升至原值。

（b）電路為串聯(lián)穩(wěn)壓電路，VT與RL成串聯(lián)關(guān)系。

僅以輸入電壓不變，負(fù)載變化時(shí)的穩(wěn)壓控制過程進(jìn)行簡要分析。

當(dāng)負(fù)載電流上升，亦即RL變小時(shí)，顯然，此時(shí)RVT的電阻值只有同比例變小，才能維持原分壓值不變；同理，當(dāng)RL變大時(shí)，RVT亦同時(shí)按比例變大，才能維持Uo的恒定不變。

可見，無論是串聯(lián)穩(wěn)壓或是并聯(lián)穩(wěn)壓，無論是輸入電壓變化或是負(fù)載電流變化時(shí)，穩(wěn)壓元件或穩(wěn)壓調(diào)整元件只有做出同步的電阻/電流變化，才能維持輸出Uo不變。穩(wěn)壓調(diào)整元件在此充當(dāng)?shù)氖强勺?a target="_blank">電阻器的角色。換句話說，是穩(wěn)壓元件或電壓調(diào)整元件同步調(diào)整了回路電流的變化，來維持輸出電壓的不變。是利用變流調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)壓控制。

線性穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)，是調(diào)整元件本身的功耗較大，即存在有端電壓同時(shí)又流過大部或全部的負(fù)載電流。有時(shí)，調(diào)整元件本身的功耗會(huì)超過負(fù)載電路的功耗，致使效率低下。由于這個(gè)致使弱點(diǎn)的存在，導(dǎo)致了開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換電源的現(xiàn)身，開關(guān)電源取代線性電源的時(shí)代就要來到了。