Zener dióda, mint feszültségszabályozó

Szeretne webhelyet létrehozni? Ingyenes WordPress témák és bővítmények keresése. Sok alkalmazás esetében kívánatos, hogy az egyenáramú tápellátás egyenletes és hullámzásmentes legyen. Feszültségszabályozókat használnak annak biztosítására, hogy az egyenáramú tápegység kimenete egyenletes és viszonylag független legyen a terheléstől. A feszültségszabályozó rendszerekben leggyakrabban használt eszköz a Zener dióda. A Zener diódákat fordított előfeszítés esetén tervezték és használták. A Zener fordított bontási hatás mögött meghúzódó alapvető mechanizmust itt ismertettük. Fontos emlékeztetni arra, hogy a Zener és a lavina fordított bontási hatások mögött húzódó mechanizmusok eltérőek. Ez a különbség a különbséget jelenti a VZ megszakítási feszültségek tartományában, amelyen belül az egyes hatások dominálnak. A Zener diódák esetében a VZ általában nem nagyobb, mint 5.6 V. Általános IV dióda karakterisztika, előre eltolt V voltage feszültséggel és VZ fordított megszakítási feszültséggel. Vegye figyelembe az iv karakterisztika meredek lejtését VZ közelében, ami arra utal, hogy amikor vD ≈ −VZ, a dióda feszültsége nagyon kicsi változik a diódaáram nagy változásai miatt. Pontosan ez a tulajdonság teszi a Zener diódát hasznos feszültségszabályozóvá. Bár az iv karakterisztika meredeksége nem állandó –VZ közelében, az egyszerűség kedvéért a feszültségszabályozás alapvető elveinek bevezetésében ezt a meredekséget állandónak kell tekinteni, így a Zener dióda lineáris elemekkel modellezhető, amikor megfordul -elfogult vD = −VZ közelében. A többi diódához hasonlóan a Zener diódának is három működési tartománya van: Ha vD ≥ Vγ, a Zener dióda előre torzított, és az 1. ábrán látható darabos lineáris modell segítségével elemezhető. 1. ábra Zener dióda modell előre torzításhoz Ha −VZ <vD <Vγ, a Zener dióda fordított előfeszítésű, de nem érte el a bontást. Ebben a régióban nyitott áramkörként modellezhető. VD ≤ –VZ esetén a Zener dióda fordított elfogultságú, és meghibásodás következett be. Ebben a régióban a 2. ábrán látható darabonkénti lineáris modell segítségével modellezhető. 2. ábra Zener dióda modell fordított előfeszítéshez Az előre és hátra elfogultság együttes hatása ideális diódák segítségével egyetlen modellbe gyűjthető, amint azt a 3. ábra mutatja. 3. ábra A Zener dióda teljes modellje A Zener dióda feszültségszabályozóként való működésének szemléltetéséhez vegye figyelembe a 4. ábra (a) ábra szerinti áramkörét, ahol a szabályozatlan VS egyenáramú forrás a Zener feszültség VZ értékére van szabályozva. Vegye figyelembe, hogy a diódát fejjel lefelé kell csatlakoztatni a pozitív szabályozott feszültség eléréséhez. Azt is vegye figyelembe, hogy amikor vS> VZ, a Zener dióda fordított bontásban van. (A gyakorlatban fontos, hogy a vS nagyobb maradjon, mint a VZ.) Az RS forrásellenállás elengedhetetlen, mivel lehetővé teszi, hogy a vS –VZ feszültségkülönbség nulla legyen. Ha az rZ dióda -ellenállás kicsi az RS -hez és R -hez képest, akkor a 2. ábra Zener -dióda -modellje hozzávetőlegesen VZ erősségű akkumulátorként közelíthető meg, amint azt a 4. ábra (b) ábra egyszerűsített áramköre mutatja.   4. ábra (a) A Zener dióda feszültségszabályozó kapcsolási rajza; és (b) a legegyszerűbb ekvivalens áramkör Három megfigyelés elegendő e feszültségszabályozó működésének megértéséhez: 1.A terhelési feszültségnek meg kell egyeznie a VZ -vel, amíg a Zener dióda fordított bontási módban van. Ekkor: i = VZR (1) i = VZR (1) 2. A kimeneti áram a szinte állandó különbség az iS szabályozatlan tápáram és az iZ diódaáram között: i = iS -iZ (2) i = iS -iZ ( 2) A terhelés VZ állandó feszültségén tartásához szükségesnél nagyobb áramot a dióda a földre küldi. Így a Zener dióda minden nem kívánt forrásáram elnyelőjeként működik. 3. A forrásáram a következő: iS = vS − VZRS (3) iS = vS − VZRS (3) Bizonyos megfontolások merülnek fel egy praktikus feszültségszabályozó kialakításakor. Az egyik ilyen szempont a dióda teljesítménye. A dióda által eloszlatott PZ teljesítmény: PZ = iZVZ (4) PZ = iZVZ (4) Mivel a VZ többé -kevésbé állandó, a teljesítményérték felső határt állapít meg az iZ megengedett diódaáramon. Ezt a határértéket túllépik, ha a tápfeszültség váratlanul megemelkedik, vagy ha a terhelést úgy távolítják el, hogy az összes tápáram a diódán keresztül süllyed. A nyitott áramkörű kimenet lehetőségét figyelembe kell venni egy praktikus feszültségszabályozó kialakításában. Egy másik jelentős korlátozás akkor jelentkezik, ha a terhelési ellenállás kicsi, így nagy mennyiségű áramot igényel a szabályozatlan tápegységtől. Ebben az esetben a Zener dióda egyáltalán nem adózik a teljesítményelvonás szempontjából, de előfordulhat, hogy a szabályozatlan tápegység nem képes biztosítani a terhelési feszültség fenntartásához szükséges áramot. Ebben az esetben a szabályozás elmarad. Így a gyakorlatban a terhelési ellenállások tartománya, amelynél a terhelési feszültség szabályozása elérhető, véges intervallumra korlátozódik: Rmin≤R≤Rmax (5) Rmin≤R≤Rmax (5) Ahol az Rmax -ot jellemzően a Zener -dióda korlátozza névleges teljesítmény és Rmin a maximális tápárammal. Találtál apk -t androidra?

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista