好的電源是一切電路工作的基礎。電源質量不過關的電路，就像得了心臟病的病人。

能夠為負載提供穩定的電源的裝置，就是穩壓電源。我們常把穩壓電源分成兩類：線性穩壓電源和開關穩壓電源。

線性電源與開關電源的區別

所謂“線性”電源，是與“開關”電源相對應的。

開關電源通過控制某個器件的通斷時間實現穩壓。它的優點：體積小，重量輕，功耗小，穩壓范圍寬，效率較高，通常在80%~90%。它的缺點：輸出紋波電壓較高，噪聲較大，電壓調整率等性能也較差，特別是對模擬電路供電時，將產生較大的影響。

線性電源的穩壓器件工作在線性狀態下。它的優點：穩定性好，瞬態響應速度快，可靠性高，輸出電壓精度高，輸出紋波電壓精度小。它的缺點：變換效率較低，尤其是在輸入輸出電壓差較大的情況下。如果輸出電流也較大，會有明顯的發熱發燙現象，甚至可能燒壞調整管。

穩壓二極管的工作原理

穩壓二極管又稱齊納二極管，簡稱穩壓管。穩壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內，端電壓幾乎不變，表現出穩壓特性，因而廣泛應用于穩壓電源與限幅電路之中。

它的正向伏安特性曲線與普通二極管類似。實際應用時常常反向接入電路中。當穩壓管外加反向電壓的數值大于某個特定數值，則擊穿，電流瞬間增大，而電壓幾乎不變。這個特定數值稱為反向擊穿電壓。對于普通二極管來說，反向擊穿以后二極管失去了單向導電性，可以說就壞掉了。但是二極管的反向擊穿是可逆的，當去掉反向電壓后，穩壓二極管又恢復正常。但是如果反向電流太大，穩壓管會發生熱擊穿，被燒壞，這是不可逆的。

圖 穩壓管的伏安特性

穩壓管的參數

在規定電流下，穩壓管的反向擊穿電壓被稱為穩定電壓Uz。這是選用穩壓管最關心的參數。例如SMAJ5.0穩壓管的穩定電壓大約是5V(嚴格來說，指的是這個穩壓管可以用于5V工作場景，它的反向擊穿電壓略大于5V)。當穩壓管工作在穩壓狀態時的參考電流，稱為穩定電流。如果電流低于某個值，穩壓管無法工作在穩壓狀態，這個最小的穩定電流寫作Imin;如果電流大于某個值，穩壓管就會燒壞，那么這個最大的穩定電流寫作Imax。可以看出規定電流的大小有一個范圍，通過伏安特性曲線，穩定電壓Uz其實也是一個范圍。

穩定電壓與最大穩定電流Imax的乘積是額定功耗。通常額定電壓與器件封裝大小有關，例如SMAJ5.0穩壓管的封裝是SMA，它的額定功耗是1W。這個穩壓管的名字中包含了功耗與穩定電壓兩個信息，可以由此計算出最大穩定電流是200mA。從伏安特性曲線中可以看出，只要不超過穩壓管的額定功率，電流越大，穩壓效果越好。

使用穩壓管作為穩壓電源

將電阻與穩壓管串聯，就是一個簡單的穩壓電路。穩壓管的穩定電壓與流過穩壓管的電流相關，而改變電阻值的大小，可以改變流過穩壓管的電流的大小，也可以微調穩定電壓。并聯的電容可以吸收穩壓二極管的齊納噪聲，以改善穩壓二極管的輸出特性。在不帶負載時，根據歐姆定律可以輕松寫出計算穩定電流的公式：

穩壓管穩壓電路的實測與應用

如果接入負載，則負載與穩壓管形成并聯，負載會流過一定的電流，導致流過穩壓管的電流變小，進而導致穩定電壓發生變化。如果負載電阻Rl很小，流過負載的電流很大的話，穩壓管甚至不能得到足夠的電流，來工作在穩壓的狀態。所以在負載不確定的情況下，穩壓管的穩壓效果并不理想。

我實測，使用SMAJ5.0穩壓管+100Ω限流電阻，空載電壓為5.302V，1K負載時電壓為5.296V，100Ω時電壓為5.082V?？梢钥闯鲐撦d阻值變小以后，輸出電壓與輸出電流都變小了。這是因為負載與穩壓管是并聯關系，負載阻值變小以后，需要更多的電流，限流電阻中電流變大，那么經過限流電阻上的壓降也變大，輸出電壓變小。輸出電壓變小，根據伏安特性曲線可以看出，穩壓電流也變小。

此外，限流電阻通常有一定的功率要求。如果我們設置穩定電流為70mA，通過公式算出限流電阻取值100Ω;，消耗在限流電阻上的功率有0.49W，所以要選擇功率足夠的電阻。電阻上的功率會以發熱的形式白白浪費掉。

所以，穩壓管穩壓電路如果作為電源，只適合用于電流很小，負載確定，對電壓要求精度不高的場合。