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  • 元器件科普之恒流二极管的应用
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1、概述

恒流二极管(Constant-currentDiode,CCD或CRD或CLD) 是近年来新上市的一种半导体恒流器件, 它能在很宽的电压范围内输出恒定的电流, 并具有很高的动态阻抗。由于它的恒流性能好、价格较低、使用简便,  因此目前已被广泛用于恒流源、稳压源、放大器以及电子仪器的保护电路中。

2、什么是恒流二极管 

图1恒流二极管符号和简化图

理想的恒流源是一种内阻为无穷大的器件,不论其两端电压为何值,其流经的电流永远不变。当然这种器件是不可能存在的。实际的恒流二极管相当于一个在一定工作电压范围内(例如25-100V),其电流恒定为某一值(例如20mA)。其等效电路如图2所示。 

图2恒流二极管的等效电路

其内阻为Z,并联的电容大约为4-10pF。其典型的伏安特性如图3所示。

 

图3恒流二极管的典型伏安特性

它在某一个电压范围内有一段恒流区间,在这个区间,流经的电流几乎不变,VL为到达IL的电压值,IL大约为0.8Ip,Vb为击穿电压值。但是实际的恒流二极管并不是那么理想。图4是美国Supertex的CL1恒流二极管的特性。它的电流仍然会随电压而有所增加。

 

图4实际的恒流二极管的伏安特性

恒流二极管的另一个特性就是它的温度特性,温度特性通常用相对值/℃或绝对值uA/℃来表示。这个温度系数通常是负值。其值取决于恒流的值,恒流值越大,温度系数也越大,通常在-0.4~-0.6之间。为了达到恒流的目的当然不希望电流随温度变动,所以通常需要采用温度补偿措施(图5)。

 

图5恒流二极管的温度补偿措施

采用温度补偿以后就可以把电流的温度系数降低到很小的数字,例如Supertex公司的CL1的电流温度系数只有-8.5uA/℃。

3、几种恒流二极管的参数

下面列出几种常用的恒流二极管的参数,这些商品在立创澳门皇冠A级视频上都有现货! 

4、使用恒流二极管时的性能扩展

在选用现有的各种型号恒流二极管时经常遇到所需要的电流或电压不能满足要求的情况。下面介绍几种方法解决这些问题。

4.11增高电流

使用一只恒流二极管只能提供几毫安的恒定电流,若将几只恒流管并联使用,则可以扩大输出电流。需要指出,将几只恒流二极管并联使用时,恒流源的起始电压等于这些管子中的最大值,而正向击穿电压则等于这些管子中的最小值。此外,在扩展电流的同时,恒流源的动态阻抗将变小。(图6) 

图6多个恒流二极管并联以增大电流

但是这会增加成本,因为恒流二极管比较贵。另一个简单的方法,就是用一个晶体三极管(http://www.szlcsc.comcatalog/326.html)来加大电流。图7表明了采用NPN和PNP三极管进行电流放大的电原理图。

 

图7采用NPN和PNP三极管加大恒流电流

它们实际上都是利用小电流恒流二极管提供三极管的基极电流,经过三极管放大β倍以后再供给负载。

4.22增高耐压

有不少现成的恒流二极管的耐压往往不够高,当然最简单的方法就是用两个或几个恒流二极管串联。同样这样成本就会增高。也可以用增加一些其它器件来提高。

4.2.1.1串联齐纳管

最简单的方法就是和恒流二极管串联一个齐纳二极管来提高耐压(图8) 

图8采用齐纳二极管来增高耐压

这种方法可将起始电压提高到齐纳二极管的电压V2,但是在低于这个电压时,也就无法恒流。

4.2.2.2交流电AC直接驱动LED 

4.2.3.3串联一个MOS管来增加耐压 

图10串联一个MOS管来增加恒流二极管的耐压

4.2.4.4采用恒流二极管时的PWM调光 

图11用PWM信号来对恒流二极管供电的LED调光

采用PWM信号调光以后可以避免由于改变电流而引起的光谱偏移。但是不能采用只有两条管脚的恒流二极管,而必须采用带有控制开断管脚的至少3条管脚的恒流二极管。

五、总结

采用恒流二极管作为LED的恒流驱动具有结构简单,成本低廉的优点。尤其适合于小功率市电LED灯具,如球泡灯和日光灯和吸顶灯。但是由于受到功耗的限制,它只能用于高压小电流的情况。负载只能是多个小功率LED的串联或是采用集成的“高压LED”而且,如果直接采用交流整流,电容滤波的方案,会有功率因素不高的缺点,而必须采用无源功率因素补偿的方案。这些都是在使用时需要考虑的。

 

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  • 时间:2018-01-05 14:40
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