Bir zener diyot ve bir direnç voltajı nasıl düzenler?

Bir zener diyot kullanılarak inşa edilebilen basit voltaj regülatörünü anlamakta zorlanıyorum (Elektronik Sanatı bölüm 2.04'ten). Amplifikatör, et cetera kullanmanın daha iyi olacağını biliyorum, ama sadece bu devrenin nasıl çalıştığını anlamaya çalışıyorum.

Devrenin nasıl çalıştığını gerçekten anlamıyorum, ancak çıkışa bir yük uygulandığında, kaynaktan (Vin) akımı boşaltır ve böylece voltajın düşmesine neden olduğunu tahmin ediyorum? Zener diyot voltajı korumaya ve böylece bu devrenin regülatör görevi görmesine nasıl yardımcı olur?

Zener diyot eğrisine bakın. Ters meyilli olduğunda cihazın Zener voltajında ​​bozulduğunu ve iletken olduğunu göreceksiniz. Bu özellik, bir dirençle kullanıldığında, nispeten küçük voltaj değişiklikleriyle, bir dizi çıkış akımının üzerinde arıza voltajındaki çıkış voltajını sabitleyecektir. Ayrıca çıkışı giriş voltajındaki değişikliklere karşı stabilize edecektir.

Açıkçası, Zener diyotları düşük voltajlı cihazlardır (yaklaşık 5V6'ya kadar). Yüksek voltajlı olanlar farklı bir çalışma moduna sahiptir ve çığ diyotları olarak adlandırılır. Bununla birlikte, her iki türe de yaygın olarak Zeners denir.

Senin giriş gerilimi 10V varsayalım, zener bir 5V türüdür ve direnç 100 . Zener V O U T'yi 5V'a ayarlayacaktır , böylece dirençten geçen akım I = 10 V - 5 $\Omega$$V_{OUT}$. Çıktıya bir yük koyduğunuzda, örneğin 500Ωzener çıkışı 5V'da tutacaktır, bu yüzden R hala 50mA'ya sahip olacaktır, ancak bu akımın bir kısmı yükten geçecektir:IL=5$I = \frac{10V - 5V}{100\Omega } = 50mA$$\Omega$, böylece zenerde sadece 40mA var. Düşük yük dirençleri için, yük artacaktır, ancak zen O diyotundan akımı alarak,VOU'yudüzenlemek için çok az akım bırakılana kadar$I_L = \frac{5V}{500\Omega} = 10mA$ düzgün bir şekilde. Örnekteki 50mA rastgele seçilmedi; genellikle zener voltajının belirtildiği akımdır (özellikle eski zeners için). Daha modern zeners, 1mA'nın altındaki akımlarda çalışabilir. Eğer R, L en az 100 olanQdirenç bölücüR / R, L çeker V O U $V_{OUT}$$R_L$$\Omega$$R/R_L$$V_{OUT}$zener voltajının altında, zener artık çalmayacak ve 5V'un altına düşecektir. Yük regülasyonu için şimdiye kadar . $V_{OUT}$

Hat regülasyonu , bir regülatörün giriş voltajındaki değişikliklere nasıl tepki verdiğini anlatır. 500 yük ile örneğimizi ele alalım ve giriş voltajını 9V'a düşürelim. Çıkış voltajı hala zener tarafından 5V'da tutulur, bu nedenle yükten geçen akım 10mA kalır, ancak R'deki akım I = 9 V - 5 $\Omega$$I = \frac{9V - 5V}{100\Omega } = 40mA$

Bu tip voltaj regülasyonu çok basittir, ancak çok iyi değildir. Hat düzenlemesi zayıf , yani giriş voltajı arttığında / azaldığında çıkış voltajının biraz değişeceği anlamına gelir. Yük regülasyonu ile aynı : çıkış gerilimi değişken yüklere göre değişir. Maksimum yüke kıyasla zenerde oldukça büyük bir kayıp var, bu yüzden çok verimli değil . LM78Lxx gibi küçük bir entegre regülatör her zaman daha iyi bir seçimdir.