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CRD-恒流二极管  

2015-03-12 17:27:26|  分类: 二极管 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  恒流二极管和恒流三极管是近年来问世的半导体恒流器件,是与稳压二极管相对偶的基础电子元器件。
  在恒流二极管的基础上增加控制脚端,进而发展成为恒流三极管。
  它们都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。
  由于它们的恒流性能好、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。
  性能特点
  恒流二极管(CRD)属于两端结型场效应恒流器件。其电路符号和伏安特性如图一所示。
  恒流二极管在正向工作时存在一个恒流区,在此区域内IH不随VI而变化;其反向工作特性则与普通二极管的正向特性有相似之处。
  恒流二极管的外形与3DG6型晶体管相似,但它只有两个引线,靠近管壳突起的引线为正极。
  恒流二极管的主要参数有:恒定电流(IH),起始电压(VS),正向击穿电压(V(BO)),动态阻抗(ZH),电流温度系数(αT)。
  其恒定电流一般为0.2~6mA。起始电压表示管子进入恒流区所需要的最小电压。
  恒流二极管的正向击穿电压通常为30~100V。
  动态阻抗的定义是工作电压变化量与恒定电流值变化量之比,对恒流管的要求是ZH愈大愈好,当IH较小时ZH可达数兆欧,IH较大时ZH降至数百千欧。电流温度系数由下式确定:
  αT=【(△IH/IH)/△T】×100%
  式中的△IH、△T分别代表恒定电流的变化量与温度变化量。需要指出,恒流二极管的αT可以为正值,也可以是负值,视IH值而定。一般讲,当IH<0.6mA时,αT>0;当IH>0.6mA时,αT<0。
  因此,IH<0.6mA的恒流管具有正的电流温度系数,IH>0.6mA的管子则具有负的电流温度系数。
  假如某些管子的IH值略低于0.6mA,那么其αT值伴随IH的变化既可为正,又可为负,通常就用绝对值表示。αT的单位是%/℃。
  恒流二极管在零偏置下的结电容近似为10pF,进入恒流区后降至30~50pF,其频率响应大致为0~5000kHz。当工作频率过高时,由于结电容的容抗迅速减小,动态阻抗就升高,导致恒流特性变差。
  常用的进口恒流二极管,主要以日本跟韩国为代表,日本做为全球第一家恒流二极管生产国,目前市场占有率为最高,主要用于仪器仪表,机器设备及LED应用照明领域,恒流区间可提供(0.01MA~18MA);
  韩国公司做为后起之秀他们提供更高电流,更高耐压的恒流二极管,主要应用于照明市场,可提供18~60mA、耐压100V恒流二极管,对于LED照明应用厂商来说是降低成本跟简化电路的一个比较理想的选择。
CRD-恒流二极管 - STAR - 电子元器件
  检测方法
  检测恒流二极管的电路如图三所示。E是可调直流电源,向恒流二极管提供工作电压VI。
  用直流毫安表测量恒定电流IH,同时用一块直流电压表监测工作电压VI。
  当VI从VS一直上升到V(BO)时,IH应保持恒定。电路中的RL为负载电阻。
  实际测量一只2DH04C型恒流二极管,其标称恒定电流IH=0.4mA,正向击穿电压V(BO)=70V。
  采用如图三所示电路,由HT-1714C型直流稳压电源代替E,提供0~30V的工作电压。
  将两块500型万用表分别拨到直流1mA挡和2.5V(或10V、50V挡),测量IH与VI值。RL选用10KΩ电位器。
  首先把RL调至零欧,然后改变E值,可测得其特性参数。
  从实测数据可以得到,当VI≥1.5V时管子进入恒流区,IH=0.34~0.36mA,因此该管子的起始电压VS=1.5V。
  当VI=1.5~15V时,IH恒定不变;当VI=1.5~30V时,IH最多只增加0.02mA,变化率小于5.9%。
  然后将RL从零欧调至10KΩ,重复上述试验。
  在VI=1.5~30V的范围内,IH=0.34±0.03mA,变化率△IH/IH<8.9%
  由此证明被测恒流二极管的恒流特性良好,在满足RL≤ZH之条件下,IH基本不随负载而变化。
  测量:需注意以下事项
  (1)测量恒流二极管时极性不得接反,否则起不到恒流作用,并且还容易烧毁管子。
  (2)由恒流二极管组成电路时,必须使RL≤ZH,否则恒流特性无法保证。
  (3)恒流二极管的正向击穿电压V(BO)一般为30~100V。利用兆欧表与直流电压表能够测量V(BO)值。具体方法是将恒流二极管的正、负极分别接兆欧表的E、L接线柱。然后按额定转速摇动兆欧表的手柄,使恒流二极管处于正向软击穿状态,借助于直流电压表即可读出V(BO)值。兆欧表的输出电压虽然可达几百至几千伏,但其内阻很高,因此输出电流很小,不会损坏管子。一旦被测管子正向击穿,兆欧表的输出电压就被钳位于击穿电压上。用此法实测上例中的ZDH04C,V(BO)=72V,比规定值(70V)略高一点。测量时管子极性亦不得接反。
  应用技巧:扩展电流或电压的方法
  (1)利用并联法扩流、串联法升压
  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。例如2DH5C型恒流管的IH=5mA,两只管子并联后为10mA,电流扩展了一倍。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。
  利用串联法可以提升电压。例如,将几只性能相同的恒流二极管串联使用,可将耐压值提高到100V以上。假如每只管子的恒流值不等,那末恒流值较小的管子将首先进入恒流状态。必要时可给IH值较小的管子并联一只分流电阻,使各管子同时进入恒流状态。
  (2)利用晶体管、场效应管进行扩流及升压
  扩流及升压电路分别如图四(a)、(b)所示。
  图四是由晶体管JE9013和恒流二极管构成的扩流电路。设恒流管的恒定电流为IH;JE9013的共发射极电流放大系数为hFE,扩展后的恒流值由下式确定:
  IH=(hFE+1)IH≈hFE IH
  由结型场效应管3DJ6与恒流二极管组成的升压电路如图四(b)所示。R1、R2均为偏置电阻,阻值应取几十兆欧。令恒流二极管的正向击穿电压为V(BO),结型场效应管的漏~源极击穿电压为V1,则恒流源的耐压值V2=V(BO)+V1
  同时进行扩流和升压
  某些情况下要求对恒流二极管同时进行扩流与升压,这时可采用如图五所示的电路。
  现由NPN型高反压管VT(3DG407)、恒流二极管2DH560、辅助电源EB构成扩流电路。
  2DH560的IH=5.60mA,起始电压VS=4.0V,设VT的发射结压降VBE=0.65V,EB应大于VS与VBE之和(4.65V)。
  VD1和VD2为温度补偿二极管。输出级采用VMOS管,其栅极电压由稳压管VDz1、VDz2和电位器RP所决定。
  VMOS管属于高效场效应功率管,其性能远优于双极型功率管。它具有输人阻抗高、驱动电流小、耐压高(最高可承受1200V的高压)、工作电流大(1.5~100A)、输出功率高(1~250W)等优点。
  该恒流源电路能同时达到扩展恒定电流与提高工作电压之双重目的。在业余条件下,亦可用3只3DD15型大功率晶体管并联后代替VMOS管,但是要求这些管子的hFE值必须一致,并且要给每只管子加装合适的散热器。提供保护。
CRD-恒流二极管 - STAR - 电子元器件
CRD-恒流二极管 - STAR - 电子元器件
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  整流二极管和恒流二极管的区别
  整流二极管,顾名思意,是用来整流的,一般用在变压器后面,多以桥式方式存在;
  恒流二极管,顾名思意,为电路提供恒流源,避免电路中的电流受到电压或其他因素影响。
  整流二极管,作用是单向导电性,把交流电变换为直流电,一般把工作电流大于100mA的叫做整流二极管。
  恒流二极管是二极管家族中的一员。加在恒流二极管上的电压在一定范围时,流过它的电流始终为一恒定值IH;一般IH值为50μA~10mA。
  这一段ΔV变化很大,而AI却变化不大,因此等效交流电阻ΔV/ΔI很大。
  当电压超过VB后,电流急剧上升,失去恒流特性,此时恒流二极管被击穿反向电压加入时,其特性同硅二极管的正向特性一致。
  恒流二极管介绍及应用方案
  很早就已经出现了恒流二极管(CRD),但是这种二极管并没有引起人们的关注,因为它只是用于某些仪器仪表中作为电流的标准。
  然而近来随着LED产业的蓬勃发展,这种二极管突然引起了广泛的兴趣。
  这是因为LED必须采用恒流源作为驱动的原因。下面我们将要深入讨论一下恒流二极管的性能和应用。
  一、什么是恒流二极管?
  是一种能为电路提供持续电流的二极管,即使出现电源电压供应不稳定的情况,也不受电压变化、负载变动、二极管特性的影响,CRD都能保持恒定电流。
  CRD适用于保持LED亮度的恒流源驱动等 装置。VF差异和供应电压的变动能够被无视。
  新的恒流器件能在宽输入电压范围(最高耐压100V)内工作而无需任何辅助元件,为各领域工程师提供适合他们应用的简单、高性价比恒流方案,且不须放弃性能。
  0.01mA~350mA不同电流的恒流二极管选择,采用SOD-123FL内部独特结构封装(内部芯片与管脚为面接触类型,提供良好的散热结构)。
  这系列的器件提供正±5%的稳态稳流(Ireg)容限,额定最高电压为100V,工作温度范围-40℃~150℃。
  二:恒流二极管的应用
  ①恒流二极管常规恒流应用:
  ②恒流二极管用于稳压电路:前端采用CRD进行恒流,所以流经R的电流恒定,即使INPUT端电压变化亦可得到稳定输出。
  ③恒流二极管应用于仪器指示灯:CRD耐压100V,即使前端输入电压升高LED指示灯亦可正常恒定电流发光。
  ④恒流二极管应用于输出管保护:CRD限定住其最大输出电流不随VCC及外部因素变化而变化,从而保护输出管。
  ⑤恒流二极管应用于仪器电桥测量电路:CRD提供标准恒流源,不随电源电压及其它因素变化,简化常规恒流电路提供更准确恒流值,降低应用成本。
  ⑥恒流二极管应用于高精度稳压源电路:CRD提供标准恒流源配合比较器产生高精度可调稳压。
  ⑦恒流二极管应用于LED照明RGB变色灯电路:针对R、G、B三色LED的VF值相差较大,阵列同等颗数下总VF值不同加进CRD为R、G、B三色LED阵列提供恒定电流,简化常规调试过程,提供更精准恒流驱动。
  ⑧恒流二极管应用于LED照明球泡灯,PAR灯,射灯电路:针对一般小功率球泡灯、PAR灯、射灯目前普遍采用的阻容降压电路输出电流随输入电压变化而变化的问题,在整流、滤波后加入CRD即可稳定输出电流,不随输入电压变化而变化。
  ⑨恒流二极管应用于LED照明日光灯电路:超低成本CRD简化LED日光灯应用电路,驱动部分经过整流、滤波后加如CRD即可串接LED,电路简单、性能稳定、超高性价比。
  ⑩恒流管在测量仪表中的应用
  恒流三极管在电子秤中的应用:恒流三极管在电子秤中的应用电路如图所示。力敏传感器由4只接作桥路的电阻应变片Ra-Rd构成。供桥电压采用了恒流、稳压供电。输人电压为24V直流电压。调整电位器RP,可使恒流三极管3DH02B输出IH =40mA的恒定电流。其中,流过12V稳压管的电流IZ=10mA,而流过传感器的电流IL=30mA。在称重时,应变片发生应变,传感器就产生相应的输出电压VO,送至二次仪表,最终显示出被测物体的重量。由于供桥电压E是用恒流与稳压方式获得的,其稳定度达0.05%,因此可保证称重的准确性。
  目前常用的进口恒流二极管,主要以日本石塚跟韩国RF为代表,日本做为全球第一家恒流二极管生产国,目前市场占有率为最高,主要用于仪器仪表,机器设备及LED应用照明领域恒流区间可提供(0.01MA~18MA);韩国RF公司做为后起之秀他们提供更高电流,更高耐压的恒流二极管,主要应用于照明市场,可提供18~350MA,耐压100V恒流二极管,对于LED照明应用厂商来说是降低成本跟简化电路的一个比较理想的选择。 

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