Vraag:
Hoe regelen een zenerdiode en een weerstand de spanning?
Dr. Watson
2011-01-22 00:59:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik heb problemen met het begrijpen van de eenvoudige spanningsregelaar die kan worden gebouwd met behulp van een zenerdiode (uit sectie 2.04 in de kunst van elektronica). Ik weet dat het beter zou zijn om versterkers te gebruiken, enzovoort, maar ik probeer gewoon te begrijpen hoe dit circuit werkt.

diagram of resistor-diode power supply using zener/avalanche diode

Ik begrijp niet echt hoe het circuit werkt, maar ik vermoed dat wanneer een belasting wordt toegepast op de uitvoer, het stroom afvoert van de bron (Vin ) en zorgt er dus voor dat de spanning daalt? Hoe helpt de zenerdiode om de spanning op peil te houden en zo dit circuit als regelaar te laten werken?

Twee antwoorden:
stevenvh
2011-07-16 15:43:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Laten we aannemen dat uw ingangsspanning 10V is, de zener een 5V-type is en de weerstand 100 \ $ \ Omega \ $. De zener zet \ $ V_ {OUT} \ $ op 5V, zodat de stroom door de weerstand \ $ I = \ frac {10V - 5V} {100 \ Omega} = 50mA \ $ zal zijn. Wanneer je de output belast, zeg 500 \ $ \ Omega \ $, zal de zener de output nog steeds op 5V houden, dus R zal er nog steeds 50mA doorheen hebben, maar een deel van die stroom zal door de lading gaan: \ $ I_L = \ frac {5V} {500 \ Omega} = 10mA \ $, zodat er maar 40mA door de zener gaat. Voor lagere belastingsweerstanden zal de stroom door de belasting toenemen, waardoor de stroom van de zenerdiode wordt weggenomen, totdat deze te weinig stroom over heeft om \ $ V_ {OUT} \ $ correct te regelen. De 50mA uit het voorbeeld is niet willekeurig gekozen; het is vaak de stroom waarop de zenerspanning wordt gespecificeerd (vooral voor oudere zeners). Modernere zeners kunnen werken bij stromen ver onder 1mA. Als \ $ R_L \ $ minder is dan 100 \ $ \ Omega \ $, zal de weerstandsdeler \ $ R / R_L \ $ \ $ V_ {OUT} \ $ onder de zenerspanning trekken, de zener zal niet meer spelen en \ $ V_ {OUT} \ $ daalt tot onder 5V.
Tot nu toe voor belastingregeling .

Lijnregeling vertelt hoe een regelaar reageert op variaties in ingangsspanning. Laten we ons voorbeeld nemen met de 500 \ $ \ Omega \ $ -belasting en de ingangsspanning verlagen naar 9V. De uitgangsspanning wordt nog steeds op 5V gehouden door de zener, dus de stroom door de belasting blijft 10mA, maar de stroom door R is \ $ I = \ frac {9V - 5V} {100 \ Omega} = 40mA \ $, en dus de stroom door de zener 30mA. Opnieuw kan de ingangsspanning dalen tot het punt waarop de zener te weinig stroom over heeft om goed te werken. De bovengrens van de ingangsspanning wordt bepaald door de maximaal toegestane stroom door zener en R.

Dit type spanningsregeling is heel eenvoudig, maar niet erg goed. Lijnregeling is slecht , wat betekent dat de uitgangsspanning nog steeds een beetje zal variëren wanneer de ingangsspanning toeneemt / afneemt. Hetzelfde met belastingsregeling : de uitgangsspanning zal variëren met variërende belastingen. En vergeleken met de maximale belasting is er een vrij groot verlies in de zener, dus het is niet erg efficiënt . Een kleine geïntegreerde regelaar zoals een LM78Lxx is altijd een betere keuze.

Ik zou verwachten dat een zenerregelaar voordelig kan zijn in gevallen waarin er nooit veel belasting is (bijv. 250uA max) en het is oké als de uitgangsspanning veel varieert, maar waar de uitgangsspanning niet boven een bepaald niveau mag komen. Een paar fatsoenlijke 100K-weerstanden in serie met gelijkgerichte AC120-lijnspanning zullen bijvoorbeeld een gemiddelde stroom doorlaten van iets meer dan een kwart milliampère, maar zouden geen moeite moeten hebben om 170 volt te weerstaan ​​(elk zou een piekvermogen zien van ruim onder de 0,1 watt). De 78Lxx-regelaars kunnen niets in de buurt van hun ingangen weerstaan.
Leon Heller
2011-01-22 01:08:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kijk naar de kromme van de zenerdiode. U zult zien dat het apparaat uitvalt bij de zenerspanning wanneer het in tegengestelde richting wordt voorgespannen, en geleidt. Die eigenschap zal de uitgangsspanning vastleggen op de doorslagspanning, over een reeks uitgangsstromen, bij gebruik met een weerstand, met relatief kleine spanningsveranderingen. Het stabiliseert ook de uitgang tegen veranderingen in de ingangsspanning.

Strikt genomen zijn zenerdiodes laagspanningsapparaten (tot ongeveer 5V6). Degenen met een hogere spanning hebben een andere werkingsmodus en worden lawinediodes genoemd. Beide typen worden echter gewoonlijk zeners genoemd.

Bedankt, om de een of andere reden zag ik de diode niet als omgekeerd, mijn fout. Dus wanneer V
Ja, vergelijkbaar met een voorwaarts gerichte ideale diode met een Vz-spanningsbron aan de kathode.
@Leon Heller Ik begreep het gedeelte "relatief kleine spanningsveranderingen" niet ...... moet de ingangsspanning altijd worden verhoogd nadat de stroom voor zenerdoorslag is bereikt?
Zener-uitval wordt veroorzaakt door spanning, niet door stroom.
@LeonHeller Sorry voor de fout, dus moeten we de spanning met een kleine waarde wijzigen nadat de doorslagspanning is bereikt
U hoeft het niet te doen.Het is gewoon een (niet erg goede) stabilisator.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 2.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...