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恒流二極管的主要參數(shù)有:恒定電流(IH),起始電壓(VS),正向擊穿電壓(V(BO)),動(dòng)態(tài)阻抗(ZH),電流溫度系數(shù)(αT)。其恒定電流一般為0.2~6mA。起始電壓表示管子進(jìn)入恒流區(qū)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(dòng)態(tài)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(duì)恒流管的要求是ZH愈大愈好,當(dāng)IH較小時(shí)ZH可達(dá)數(shù)兆歐,IH較大時(shí)ZH降至數(shù)百千歐。電流溫度系數(shù)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(fù)值,視IH值而定。一般講,當(dāng)IH<0.6mA時(shí),αT>0;當(dāng)IH〉0.6mA時(shí),αT<0。因此,IH<0.6mA的恒流管具有正的電流溫度系數(shù),IH〉0.6mA的管子則具有負(fù)的電流溫度系數(shù)。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(fù),通常就用絕對(duì)值表示。αT的單位是%/℃。

恒流二極管在零偏置下的結(jié)電容近似為10pF,進(jìn)入恒流區(qū)后降至3~5pF,其頻率響應(yīng)大致為0~500kHz。當(dāng)工作頻率過(guò)高時(shí),由于結(jié)電容的容抗迅速減小,動(dòng)態(tài)阻抗就升高,導(dǎo)致恒流特性變差。

常用的進(jìn)口恒流二極管,主要以日本跟韓國(guó)為代表,日本做為全球第一家恒流二極管生產(chǎn)國(guó),市場(chǎng)占有率為最高,主要用于儀器儀表,機(jī)器設(shè)備及LED應(yīng)用照明領(lǐng)域,恒流區(qū)間可提供(0.01MA-18MA);韓國(guó)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(yīng)用于照明市場(chǎng),可提供18-60MA,耐壓100V恒流二極管,對(duì)于LED照明應(yīng)用廠商來(lái)說(shuō)是降低成本跟簡(jiǎn)化電路的一個(gè)比較理想的選擇。

實(shí)際測(cè)量一只2DH04C型恒流二極管,其標(biāo)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(wěn)壓電源代替E,提供0~30V的工作電壓。將兩塊500型萬(wàn)用表分別撥到直流1mA擋和2.5V(或10V、50V擋),測(cè)量IH與VI值。RL選用10k歐電位器。首先把RL調(diào)至零歐,然后改變E值,可測(cè)得其特性參數(shù)。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得到,當(dāng)VI≥1.5V時(shí)管子進(jìn)入恒流區(qū),IH=0.34~0.36mA,因此該管子的起始電壓VS=1.5V。當(dāng)VI=1.5~15V時(shí),IH恒定不變;當(dāng)VI=1.5~30V時(shí),IH最多只增加0.02mA,變化率小于5.9%。

然后將RL從零歐調(diào)至10k歐,重復(fù)上述試驗(yàn)。在VI=1.5~30V的范圍內(nèi),IH=0.34±0.03mA,變化率△IH/IH<8.9%。由此證明被測(cè)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(fù)載而變化。

1、測(cè)量恒流二極管時(shí)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(shí),必須使RL ZH,否則恒流特性無(wú)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(cè)量V(BO)值。具體方法是將恒流二極管的正、負(fù)極分別接兆歐表的E、L接線柱。然后按額定轉(zhuǎn)速搖動(dòng)兆歐表的手柄,使恒流二極管處于正向軟擊穿狀態(tài),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(dá)幾百至幾千伏,但其內(nèi)阻很高,因此輸出電流很小,不會(huì)損壞管子。一旦被測(cè)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(shí)測(cè)上例中的ZDH04C,V(BO)=72V,比規(guī)定值(70V)略高一點(diǎn)。測(cè)量時(shí)管子極性亦不得接反。

1、利用并聯(lián)法擴(kuò)流、串聯(lián)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(lián)使用,則可以擴(kuò)大輸出電流。例如2DH5C型恒流管的IH=5mA,兩只管子并聯(lián)后為10mA,電流擴(kuò)展了一倍。需要指出,將幾只恒流二極管并聯(lián)使用時(shí),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(kuò)展電流的同時(shí),恒流源的動(dòng)態(tài)阻抗將變小。

利用串聯(lián)法可以提升電壓。例如,將幾只性能相同的恒流二極管串聯(lián)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(jìn)入恒流狀態(tài)。必要時(shí)可給IH值較小的管子并聯(lián)一只分流電阻,使各管子同時(shí)進(jìn)入恒流狀態(tài)。

2、利用晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行擴(kuò)流及升壓

擴(kuò)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(gòu)成的擴(kuò)流電路。設(shè)恒流管的恒定電流為IH ;JE9013的共發(fā)射極電流放大系數(shù)為hFE,擴(kuò)展后的恒流值由下式確定:

IH '=(hFE +1)IH≈hFE IH

由結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)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(yīng)取幾十兆歐。令恒流二極管的正向擊穿電壓為V(BO),結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)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(shí)進(jìn)行擴(kuò)流和升壓

某些情況下要求對(duì)恒流二極管同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)流與升壓,這時(shí)可采用如圖五所示的電路�，F(xiàn)由NPN型高反壓管VT(3DG407)、恒流二極管2DH560、輔助電源EB構(gòu)成擴(kuò)流電路。2DH560的IH=5.60mA,起始電壓VS=4.0V,設(shè)VT的發(fā)射結(jié)壓降VBE=0.65V,EB應(yīng)大于VS與VBE之和(4.65V)。VD1和VD2為溫度補(bǔ)償二極管。輸出級(jí)采用Vmos管,其柵極電壓由穩(wěn)壓管VDz1、VDz2和電位器RP所決定。VMOS管屬于高效場(chǎng)效應(yīng)功率管,其性能遠(yuǎn)優(yōu)于雙極型功率管。它具有輸人阻抗高、驅(qū)動(dòng)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(yōu)點(diǎn)。該恒流源電路能同時(shí)達(dá)到擴(kuò)展恒定電流與提高工作電壓之雙重目的。在業(yè)余條件下,亦可用3只3DD15型大功率晶體管并聯(lián)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(hù)。