Wie regeln eine Zenerdiode und ein Widerstand die Spannung?

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Ich habe Probleme, den einfachen Spannungsregler zu verstehen, der mit einer Zenerdiode aufgebaut werden kann (siehe Abschnitt 2.04 in Art of Electronics). Ich weiß, dass es besser wäre, Verstärker usw. zu verwenden, aber ich versuche nur zu verstehen, wie diese Schaltung funktioniert.

Diagramm der Widerstandsdiodenspeisung mit Zenerdiode / Lawinendiode

Ich verstehe nicht wirklich, wie die Schaltung funktioniert, aber ich vermute, dass beim Anlegen einer Last an den Ausgang der Strom aus der Quelle (Vin) abgeleitet wird und somit die Spannung abfällt. Wie hilft die Zenerdiode, die Spannung aufrechtzuerhalten, und lässt diese Schaltung so als Regler wirken?

Dr. Watson
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Antworten:

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Schauen Sie sich die Zenerdiodenkurve an. Sie werden sehen, dass das Gerät bei der Zenerspannung durchbricht, wenn es in Sperrrichtung vorgespannt ist, und leitet. Diese Eigenschaft fixiert die Ausgangsspannung bei der Durchbruchspannung über einen Bereich von Ausgangsströmen, wenn sie mit einem Widerstand verwendet wird, mit relativ kleinen Spannungsänderungen. Es stabilisiert auch den Ausgang gegen Änderungen der Eingangsspannung.

Genau genommen sind Zenerdioden Niederspannungsgeräte (bis ca. 5V6). Hochspannungsdioden haben eine andere Funktionsweise und werden als Lawinendioden bezeichnet. Beide Typen werden jedoch allgemein als Zener bezeichnet.

Leon Heller
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Danke, aus irgendeinem Grund habe ich die Diode nicht als verpolt angesehen, mein Fehler. Wenn also V <Vz (Durchschlag) ist, gibt es keine Regelung, aber wenn V == Vz (Durchschlag) ist, hält die Zenerdiode dann die Ausgangsspannung bei Vz (Durchschlag)?
Dr. Watson
Ja, ähnlich einer in Durchlassrichtung vorgespannten idealen Diode mit Vz-Spannungsquelle an der Kathode.
Tyblu
@Leon Heller Ich habe den Teil "relativ kleine Spannungsänderungen" nicht verstanden ...... sollte die Eingangsspannung immer erhöht werden, nachdem der Strom für den Zenerdurchbruch erreicht wurde?
Hydrous Caperilla
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Der Zenerdurchschlag wird durch Spannung und nicht durch Strom verursacht.
Leon Heller
@LeonHeller Entschuldigung für den Fehler, wir müssen die Spannung mit einem kleinen Wert ändern, nachdem die Durchschlagspannung wieder hergestellt wurde
Hydrous Caperilla
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Angenommen, Ihre Eingangsspannung beträgt 10 V, der Zenertyp 5 V und der Widerstand 100 . Der Zener setzt V O U T auf 5 V, so dass der Strom durch den Widerstand I = 10 V - 5 V beträgtΩVÖUTich=10V-5V100Ω=50mEINΩichL=5V500Ω=10mEINVÖUTRLΩR/RLVÖUTVÖUT

Ωich=9V-5V100Ω=40mEIN

Diese Art der Spannungsregelung ist sehr einfach, aber nicht sehr gut. Die Leitungsregelung ist schlecht , was bedeutet, dass die Ausgangsspannung immer noch ein wenig schwankt, wenn die Eingangsspannung zunimmt / abnimmt. Gleiches gilt für die Lastregelung : Die Ausgangsspannung variiert mit unterschiedlichen Lasten. Und im Vergleich zur maximalen Last gibt es einen ziemlich großen Verlust im Zener, so dass es nicht sehr effizient ist . Ein kleiner integrierter Regler wie ein LM78Lxx ist immer die bessere Wahl.

stevenvh
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Ich würde erwarten, dass ein Zener-Regler in Fällen vorteilhaft sein kann, in denen nie viel Last vorhanden ist (z. B. max. 250 uA) und es in Ordnung ist, wenn die Ausgangsspannung stark schwankt, die Ausgangsspannung jedoch einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf. Zum Beispiel lassen ein paar anständige 100K-Widerstände in Reihe mit gleichgerichteter AC120-Netzspannung einen durchschnittlichen Strom von etwas mehr als einem Viertel Milliampere durch, sollten aber keine Probleme haben, 170 Volt auszuhalten (jeder würde eine Spitzenleistung deutlich unter 0,1 Watt sehen). Die 78Lxx-Regler halten an ihren Eingängen nichts in der Nähe davon aus.
Supercat