直流电源设计入门之滤波

理想的电压源是其电源电压不随负载的改变而改变，也就是说无论负载电流怎么变化，电源电压都保持在设计值上，这就涉及到电源设计中的稳压。

稳压二极管

稳压二极管又称ZENER二极管，工作在反向击穿状态，其工作特性如上图所示。当反向偏置电压VR增大时，反向电流IR慢慢增大；当反向偏置电压增大到某一值时（也就是击穿电压）反向电流急剧增大，这个时候稳压管两段的电压几乎就是击穿电压VZ了，此时即使电流变化很大但是电压几乎没变，这就是稳压管的稳压原理。

如上图所示，交流电经过单相全桥整流和滤波电容C之后，再经过有限流电阻R和稳压管DZ构成的稳压电路后给负载RL作为电源。引起电压不稳定的因素是交流电的波动和负载电流的变化。

假设负载电压U0稳定在稳压管的击穿电压VZ时，交流电增大而使得滤波电容C两端的电压U1增大时负载电压U0也随着增大，由稳压管的伏安特性可知，此时流过稳压管的电流显著增大，因此限流电阻R上的压降增大，从而使得负载电压减小又趋近于稳压管的击穿电压VZ达到平衡。同样我们可以分析下交流电减小的情况，此时负载电压U0随之减小，流过稳压管的电流显著减小，因此限流电阻R上的压降减小，从而使得负载电压增大趋近于稳压管的击穿电压VZ后达到平衡。

假设负载电压U0稳定在稳压管的击穿电压VZ时，负载电流增大时限流电阻R上的压降增大，此时负载电压U0减小从而使得流过稳压管的电流显著减小，因此流过限流电阻R上的电流和压降近似保持不变，稳压管起到稳压作用。当负载电流减小时限流电阻R上压降减小，此时流过稳压管的电流显著增大，同样使得流过限流电阻R上的电流和压降近似保持不变。

稳压管的参数

击穿电压

数据手册中列出的击穿电压VZ，是在一定条件（工作电流和温度）下的值，即使同一型号的稳压二极管其击穿电压也是存在一定的离散性，具体以数据手册给出的误差范围为准。

反向工作电流

稳压管的反向工作电流很重要，首先由稳压管的伏安特性曲线可知反向工作电流不能太小，否则稳压管不能起到稳压的作用，通常来说反向工作电流不小于5mA，具体根据数据手册的说明。其次稳压管的反向工作电流不能超出最大值，否则超出稳压管的功率而导致热击穿损坏。

在multisim中搭建如图所示的原理图，9V交流电经过全桥整流后由滤波电容C1滤波后，再经过限流电阻R1和IN4733A稳压管（其稳压值为5.1V）。由图中所示IN4733A稳压管的反向工作电流为22mA，此时稳压管的工作状态是良好的，可以很明显的看出稳压管两端的电压为5.1V（因为负载电阻R2阻值为51Ω，流过的电流是100mA）。

大家可以试试把交流电源调小或者增大限流电阻R1，使得稳压管的反向工作电流降低到某一值，观察示波器的波形是否还是平滑的直线且大小接近5.1V，就可以加深对稳压管的伏安特性的理解。

引申

如果交流电源9V和限流电阻R1以及稳压管型号IN4733A保持不变，减小负载电阻R2到某一值（也就是增大负载电流），这个时候稳压管的反向工作电流减小，导致其两端电压减小，此时稳压管没有起到稳压的作用。要想让该电源电路提供能够提供更大的电流，那么就需要选择功率更大的稳压管。

电压温度系数

电压温度系数说明稳压值受温度变化影响的参数。假设某稳压管的电压温度系数是0.095%/℃，说明该稳压管的稳压值随着温度每增加1℃而升高0.095%，比如在20℃时的稳压值是11V，那么25℃时的稳压值是11+0.095/100*（25-20）*11=11.05V。

动态电阻

动态电阻即稳压管电压变化量与电流变化量的比值，动态电阻越小即稳压管的伏安特性曲线越陡，则稳压性能越好。