點擊藍字，關注我們
一個有溫度的硬件工程師-文末有驚喜
非淡泊無以明志，非寧靜無以致遠。
前言
齊納二極管也叫穩壓二極管，算是一種應用比較多的超低成本穩壓電路了。齊納二極管設計用于在反向擊穿區域中工作，簡單來說就是當齊納二極管反向偏置時，隨著反向電壓的逐步增加，反向電流突然增加的點對應的反向電壓就是齊納電壓，齊納二極管的穩壓效果就是利用了二極管的雪崩效應。
既然利用了雪崩效應，就需要對雪崩加以限制，不可控的雪崩導致的后果就是穩壓管燒壞，所以齊納二極管需要配合串聯電阻限制流經它的電流，這個怎么理解呢？可以從兩個角度來理解，首先比如你的電源是12V，穩壓管是5V，如果將穩壓管直接并聯在12V電源兩端，那12V電源不就沒了？另外一個角度是12V電源是有內阻的，這個內阻一般很小，如果將穩壓管直接并聯在12V電源兩端，那么這個內阻上的壓降=12V-5V=7V，如果12V電源內阻是100mΩ，那么回路中的電流=7V/100mΩ=70A，一般的穩壓二極管可頂不住這么大的電流，妥妥的會被燒壞啊。
大家一般見到的串聯電阻計算方法經常沒有從worse case的角度去計算，比如有些教程中采用R=（Vin–Vz）/Iz，這里的Iz是不明確的，有些常常只是計算了電阻的典型阻值，這樣是不嚴謹的，在一些極端條件下選用的電阻阻值可能是無法有效限流的，因此產品批量后問題就暴露了。
限流電阻計算方法
以下面的電路圖為例，展示一下詳細的計算過程：
1.首先我們的計算目標是得到RS，Rs不能太大，否則會導致Iz太小，從而穩壓二極管的電流太小，就沒辦法穩壓了，基于此Rs的計算公式如下：
Rs=(Vin-Vz）/(Iz+IL)
那么如何計算Rs呢？換句話說就是什么時候分到Iz的電流最小呢？通過分析上面的公式，Vin-Vz越小，Is也就越小，從而Iz也越小。Rs上的電流Is=Iz+IL，這意味著對于一個確定的電路來說，IL越大，Iz就越小，所以IL_max對應著Iz_min。同時進而可以得到：
Rs_min=(Vin_min-Vz_max）/(Iz_min+IL_max)
其中Vin_min表示電源電壓的最小值，Vz_max表示穩壓二極管穩壓值的最大值（規格書中有此參數），IL_max表示負載電流的最大值，Iz_min表示穩壓二極管最小穩壓電流。
2.得到了Rs之后，我們就能計算穩壓二極管的最大功耗Pz_max:
Pz_max=Iz_max*Vz_max
Vz_max可以在規格書中查到，Iz_max則需要計算得到：
Iz_max=(Vin_max-Vz_min）/Rs-IL_min
總結
通過以上計算一方面我們評估了Rs是否會導致穩壓管的電流Iz過小，從而無法穩壓，另一方面又驗證了當前的Rs選型是否會導致穩壓二極管電流IZ(max)過大，進而導致PZ(max)超過穩壓管額定功耗燒壞。
重
要
通
知
