穩(wěn)壓二極管和恒流二極管因核心功能差異（恒壓 vs 恒流），在電路中承擔(dān)不同角色，其應(yīng)用場景具有高度互補(bǔ)性。以下從功能需求、典型應(yīng)用、設(shè)計(jì)考量三個維度，結(jié)合實(shí)際案例和對比表格，系統(tǒng)梳理兩者的核心應(yīng)用場景及選型邏輯。

一、穩(wěn)壓二極管的核心應(yīng)用場景

1. 電壓基準(zhǔn)與參考源

• 應(yīng)用場景：

• ADC/DAC參考電壓：為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供高精度電壓基準(zhǔn)（如5.1V穩(wěn)壓管+LM385，精度±0.5%）。

• 運(yùn)放偏置電壓：為運(yùn)算放大器提供穩(wěn)定參考（如TL431可編程穩(wěn)壓器，輸出2.5V~36V）。

• 關(guān)鍵需求：

• 高精度（±1%以內(nèi)）、低噪聲、長期穩(wěn)定性。

• 溫度補(bǔ)償：需通過串聯(lián)正溫度系數(shù)電阻（如NTC）或選擇零溫度系數(shù)型號（如5.6V穩(wěn)壓管）抵消負(fù)溫度系數(shù)（-2mV/℃@5.1V）。

2. 電路保護(hù)與鉗位

• 應(yīng)用場景：

• 瞬態(tài)電壓抑制：保護(hù)后級電路免受浪涌沖擊（如TVS二極管替代方案，用于低能量浪涌）。

• 信號鉗位：限制信號電壓范圍（如RS-485總線過壓保護(hù)，鉗位至±7V）。

• 典型案例：

• 汽車電子中，穩(wěn)壓二極管（如1N4733A，5.1V）并聯(lián)在CAN總線收發(fā)器輸入端，防止靜電或浪涌損壞。

3. 簡單電源與低成本方案

• 應(yīng)用場景：

• 低成本穩(wěn)壓電源：為低功耗電路提供基礎(chǔ)電壓（如12V轉(zhuǎn)5V，限流電阻+1N4733A）。

• 指示燈供電：驅(qū)動LED（需串聯(lián)限流電阻，如1kΩ電阻+5.1V穩(wěn)壓管+LED）。

• 適用條件：

• 低電流需求（<50mA）、對精度要求不高（±5%以內(nèi)）的場景。

二、恒流二極管的核心應(yīng)用場景

1. 傳感器偏置與驅(qū)動

• 應(yīng)用場景：

• 光電二極管偏置：為光敏器件提供穩(wěn)定偏置電流（如82GJ恒流管+硅光電二極管，消除光照強(qiáng)度變化對電流的影響）。

• 熱敏電阻線性化：通過恒流激勵實(shí)現(xiàn)溫度-電壓線性轉(zhuǎn)換（如PT100傳感器，恒流二極管+高精度ADC）。

• 優(yōu)勢：

• 抗電壓波動：輸入電壓變化時電流恒定，提升測量精度。

• 簡化電路：無需復(fù)雜反饋網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)恒流。

2. LED驅(qū)動與照明控制

• 應(yīng)用場景：

• 低成本LED恒流驅(qū)動：替代專用LED驅(qū)動IC（如82GJ恒流管+LED串聯(lián)，電流精度±8%）。

• 背光調(diào)光：為LCD背光提供穩(wěn)定電流（如3.3V輸入+82GJ恒流管+白光LED）。

• 設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

• 外接電阻調(diào)壓：通過電阻將恒定電流轉(zhuǎn)換為電壓（如82GJ輸出80μA，串聯(lián)10kΩ電阻得到0.8V基準(zhǔn)）。

• 輸入電壓裕量：需保證輸入電壓≥擊穿電壓+輸出電壓（如82GJ擊穿3V，輸出1V，輸入需>4V）。

3. 電池供電與寬輸入范圍電路

• 應(yīng)用場景：

• 便攜式設(shè)備：為傳感器或負(fù)載提供穩(wěn)定電流（如太陽能供電系統(tǒng)，恒流二極管+超級電容）。

• 電源波動容忍：輸入電壓從3V到5V變化時，負(fù)載電流保持恒定（如82GJ在3V~5V輸入下輸出80μA±5%）。

• 典型案例：

• 無線傳感器節(jié)點(diǎn)中，恒流二極管（如CRD82）為土壤濕度傳感器提供穩(wěn)定偏置，避免電池電壓下降導(dǎo)致測量誤差。

三、應(yīng)用場景對比與選型指南

1. 核心對比表

2. 選型邏輯

• 選穩(wěn)壓二極管：

• 電壓基準(zhǔn)需求：如ADC參考、運(yùn)放偏置。

• 過壓保護(hù)需求：如總線鉗位、浪涌抑制。

• 低成本穩(wěn)壓需求：如指示燈供電、簡單電源。

• 選恒流二極管：

• 恒流驅(qū)動需求：如LED、傳感器偏置。

• 抗電壓波動需求：如電池供電、寬輸入范圍。

• 低電壓基準(zhǔn)需求：如0.8V~6V范圍，通過外接電阻靈活調(diào)整。

四、典型應(yīng)用案例解析

案例1：精密儀器電壓基準(zhǔn)

• 需求：為高精度儀表提供5V基準(zhǔn)電壓，精度要求±0.1%。

• 方案：

• 穩(wěn)壓二極管：TL431可編程穩(wěn)壓器（精度±0.5%）+ 高精度電阻分壓網(wǎng)絡(luò)（±0.05%）。

• 替代方案：帶隙基準(zhǔn)源（如LM4040，精度±0.1%），成本更高但無需外接電阻。

• 結(jié)論：穩(wěn)壓二極管適用于高精度電壓基準(zhǔn)，但需通過補(bǔ)償和分壓網(wǎng)絡(luò)提升精度。

案例2：光電傳感器偏置

• 需求：為硅光電二極管提供10μA恒定偏置電流，消除光照強(qiáng)度變化對電流的影響。

• 方案：

• 恒流二極管：82GJ（輸出80μA，通過外接電阻分壓至10μA）。

• 替代方案：運(yùn)放恒流源（精度±0.1%，但成本高、電路復(fù)雜）。

• 結(jié)論：恒流二極管是低成本、高可靠性的傳感器偏置方案。

案例3：太陽能LED照明

• 需求：在電池電壓從3V降至2V時，保持LED電流恒定（10mA）。

• 方案：

• 恒流二極管：CRD82（擊穿電壓2V，輸出80μA，串聯(lián)電阻調(diào)整至10mA）。

• 穩(wěn)壓二極管方案：需復(fù)雜升壓電路+限流電阻，成本高且效率低。

• 結(jié)論：恒流二極管直接適應(yīng)電池電壓波動，簡化電路設(shè)計(jì)。

五、擴(kuò)展應(yīng)用與混合設(shè)計(jì)

1. 穩(wěn)壓二極管的擴(kuò)展應(yīng)用

• 可編程穩(wěn)壓器：通過外接電阻調(diào)整TL431的輸出電壓（2.5V~36V）。

• 負(fù)壓基準(zhǔn)：利用穩(wěn)壓二極管+運(yùn)放實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓輸出（如-5V基準(zhǔn)）。

2. 恒流二極管的擴(kuò)展應(yīng)用

• 恒流源IC替代：在精度要求更高時，使用LM334（精度±0.5%，電流范圍1μA~10mA）。

• 低電壓基準(zhǔn)：通過恒流二極管+高精度電阻生成低電壓基準(zhǔn)（如0.8V）。

3. 混合設(shè)計(jì)案例

• 精密儀表供電電路：

• 穩(wěn)壓二極管：提供5V高精度基準(zhǔn)電壓。

• 恒流二極管：為傳感器提供恒定偏置電流。

• 優(yōu)勢：同時滿足電壓基準(zhǔn)和恒流驅(qū)動需求，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

六、總結(jié)：場景化選型建議

七、直接結(jié)論：場景化選型指南

• 要電壓基準(zhǔn)：

• 選穩(wěn)壓二極管（需注意精度、溫度補(bǔ)償、限流電阻設(shè)計(jì)）。

• 要恒流驅(qū)動：

• 選恒流二極管（需注意外接電阻調(diào)壓、輸入電壓裕量）。

• 復(fù)雜需求：

• 混合使用穩(wěn)壓二極管和恒流二極管，或升級至專用基準(zhǔn)源（如帶隙基準(zhǔn)、恒流源IC）。

通過理解兩者的核心差異和應(yīng)用場景，可快速匹配實(shí)際需求，避免過度設(shè)計(jì)或功能不足，實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠性的電路設(shè)計(jì)。