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恒流二極管的主要參數有:恒定電流(IH),起始電壓(VS),正向擊穿電壓(V(BO)),動態阻抗(ZH),電流溫度系數(αT)。其恒定電流一般為0.2~6mA。起始電壓表示管子進入恒流區所需要的最小電壓。恒流二極管的正向擊穿電壓通常為30~100V。動態阻抗的定義是工作電壓變化量與恒定電流值變化量之比,對恒流管的要求是ZH愈大愈好,當IH較小時ZH可達數兆歐,IH較大時ZH降至數百千歐。電流溫度系數由下式確定:

αT=[(△IH/IH)/△T]*100%

式中的△IH、△T分別代表恒定電流的變化量與溫度變化量。需要指出,恒流二極管的αT可以為正值,也可以是負值,視IH值而定。一般講,當IH<0.6mA時,αT>0;當IH〉0.6mA時,αT<0。因此,IH<0.6mA的恒流管具有正的電流溫度系數,IH〉0.6mA的管子則具有負的電流溫度系數。假如某些管子的IH值略低于0.6mA,那么其αT值伴隨IH的變化既可為正,又可為負,通常就用絕對值表示。αT的單位是%/℃。

恒流二極管在零偏置下的結電容近似為10pF,進入恒流區后降至3~5pF,其頻率響應大致為0~500kHz。當工作頻率過高時,由于結電容的容抗迅速減小,動態阻抗就升高,導致恒流特性變差。

常用的進口恒流二極管,主要以日本跟韓國為代表,日本做為全球第一家恒流二極管生產國,市場占有率為最高,主要用于儀器儀表,機器設備及LED應用照明領域,恒流區間可提供(0.01MA-18MA);韓國公司做為后起之秀他們提供更高電流,更高耐壓的恒流二極管,主要應用于照明市場,可提供18-60MA,耐壓100V恒流二極管,對于LED照明應用廠商來說是降低成本跟簡化電路的一個比較理想的選擇。

實際測量一只2DH04C型恒流二極管,其標稱恒定電流IH0.4mA,正向擊穿電壓V(BO)=70V。采用如圖三所示電路,由HT-1714C型直流穩壓電源代替E,提供0~30V的工作電壓。將兩塊500型萬用表分別撥到直流1mA擋和2.5V(或10V、50V擋),測量IH與VI值。RL選用10k歐電位器。首先把RL調至零歐,然后改變E值,可測得其特性參數。

從實測數據可以得到,當VI≥1.5V時管子進入恒流區,IH=0.34~0.36mA,因此該管子的起始電壓VS=1.5V。當VI=1.5~15V時,IH恒定不變;當VI=1.5~30V時,IH最多只增加0.02mA,變化率小于5.9%。

然后將RL從零歐調至10k歐,重復上述試驗。在VI=1.5~30V的范圍內,IH=0.34±0.03mA,變化率△IH/IH<8.9%。由此證明被測恒流二極管的恒流特性良好,在滿足RL 〈〈ZH之條件下,IH基本不隨負載而變化。

1、測量恒流二極管時極性不得接反,否則起不到恒流作用,并且還容易燒毀管子。

2、由恒流二極管組成電路時,必須使RL ZH,否則恒流特性無法保證。

3、恒流二極管的正向擊穿電壓V(BO)一般為30~100V。利用兆歐表與直流電壓表能夠測量V(BO)值。具體方法是將恒流二極管的正、負極分別接兆歐表的E、L接線柱。然后按額定轉速搖動兆歐表的手柄,使恒流二極管處于正向軟擊穿狀態,借助于直流電壓表即可讀出V(BO)值。兆歐表的輸出電壓雖然可達幾百至幾千伏,但其內阻很高,因此輸出電流很小,不會損壞管子。一旦被測管子正向擊穿,兆歐表的輸出電壓就被鉗位于擊穿電壓上。用此法實測上例中的ZDH04C,V(BO)=72V,比規定值(70V)略高一點。測量時管子極性亦不得接反。

1、利用并聯法擴流、串聯法升壓

使用一只恒流二極管只能提供幾毫安的恒定電流,若將幾只恒流管并聯使用,則可以擴大輸出電流。例如2DH5C型恒流管的IH=5mA,兩只管子并聯后為10mA,電流擴展了一倍。需要指出,將幾只恒流二極管并聯使用時,恒流源的起始電壓等于這些管子中的最大值,而正向擊穿電壓則等于這些管子中的最小值。此外,在擴展電流的同時,恒流源的動態阻抗將變小。

利用串聯法可以提升電壓。例如,將幾只性能相同的恒流二極管串聯使用,可將耐壓值提高到100V以上。假如每只管子的恒流值不等,那末恒流值較小的管子將首先進入恒流狀態。必要時可給IH值較小的管子并聯一只分流電阻,使各管子同時進入恒流狀態。

2、利用晶體管、場效應管進行擴流及升壓

擴流及升壓電路分別如圖四(a)、(b)所示。

圖四是由晶體管JE9013和恒流二極管構成的擴流電路。設恒流管的恒定電流為IH ;JE9013的共發射極電流放大系數為hFE,擴展后的恒流值由下式確定:

IH '=(hFE +1)IH≈hFE IH

由結型場效應管3DJ6與恒流二極管組成的升壓電路如圖四(b)所示。R1、R2均為偏置電阻,阻值應取幾十兆歐。令恒流二極管的正向擊穿電壓為V(BO),結型場效應管的漏-源極擊穿電壓為V1,則恒流源的耐壓值V2=V(BO)+V1

同時進行擴流和升壓

某些情況下要求對恒流二極管同時進行擴流與升壓,這時可采用如圖五所示的電路。現由NPN型高反壓管VT(3DG407)、恒流二極管2DH560、輔助電源EB構成擴流電路。2DH560的IH=5.60mA,起始電壓VS=4.0V,設VT的發射結壓降VBE=0.65V,EB應大于VS與VBE之和(4.65V)。VD1和VD2為溫度補償二極管。輸出級采用Vmos管,其柵極電壓由穩壓管VDz1、VDz2和電位器RP所決定。VMOS管屬于高效場效應功率管,其性能遠優于雙極型功率管。它具有輸人阻抗高、驅動電流小、耐壓高(最高可承受1200V的高壓)、工作電流大(1.5~100A)、輸出功率高(1~250W)等優點。該恒流源電路能同時達到擴展恒定電流與提高工作電壓之雙重目的。在業余條件下,亦可用3只3DD15型大功率晶體管并聯后代替VMOS管,但是要求這些管子的hFE值必須一致,并且要給每只管子加裝合適的散熱器。提供保護。