Δίοδος Zener ως ρυθμιστής τάσης

Θέλετε να δημιουργήσετε ιστότοπο; Βρείτε δωρεάν θέματα και πρόσθετα WordPress. Για πολλές εφαρμογές, είναι επιθυμητό μια παροχή DC να είναι σταθερή και χωρίς κυματισμούς. Οι ρυθμιστές τάσης χρησιμοποιούνται για να διασφαλίσουν ότι η έξοδος μιας παροχής συνεχούς ρεύματος είναι σταθερή και σχετικά ανεξάρτητη από το φορτίο. Η πιο κοινή συσκευή που χρησιμοποιείται σε σχήματα ρύθμισης τάσης είναι η δίοδος Zener. Οι δίοδοι Zener έχουν σχεδιαστεί και προορίζονται για χρήση όταν πολώνονται αντίστροφα. Ο βασικός μηχανισμός πίσω από το φαινόμενο ανάστροφης ανάλυσης Zener περιγράφτηκε εδώ. Είναι σημαντικό να υπενθυμίσουμε ότι οι μηχανισμοί πίσω από τις επιπτώσεις της αντιστροφής της Zener και της χιονοστιβάδας είναι διαφορετικοί. Αυτή η διαφορά αντιπροσωπεύει τη διαφορά στο εύρος τάσεων διάσπασης VZ εντός της οποίας κυριαρχεί το κάθε αποτέλεσμα. Για τις διόδους Zener, το VZ δεν είναι συνήθως μεγαλύτερο από 5.6 V. Ένα γενικό χαρακτηριστικό διόδου iv, με τάση εμπρόσθιας μετατόπισης V𝛾 και αντίστροφη τάση διάσπασης VZ. Σημειώστε την απότομη κλίση του χαρακτηριστικού iv κοντά στο VZ, που υποδηλώνει ότι όταν vD ≈ −VZ η τάση της δίοδος θα αλλάξει πολύ λίγο για μεγάλες αλλαγές στο ρεύμα της διόδου. Είναι ακριβώς αυτή η ιδιότητα που κάνει τη δίοδο Zener έναν χρήσιμο ρυθμιστή τάσης. Παρόλο που η κλίση του χαρακτηριστικού iv δεν είναι σταθερή κοντά στο −VZ, για λόγους απλότητας στην εισαγωγή των βασικών αρχών ρύθμισης της τάσης, αυτή η κλίση θα θεωρείται σταθερή, έτσι ώστε μια δίοδος Zener να μπορεί να μοντελοποιηθεί με γραμμικά στοιχεία όταν είναι αντίστροφη. -προσωπικά κοντά vD = −VZ. Όπως και άλλες δίοδοι, μια δίοδος Zener έχει τρεις περιοχές λειτουργίας: Όταν vD ≥ Vγ, η δίοδος Zener είναι πολωμένη προς τα εμπρός και μπορεί να αναλυθεί χρησιμοποιώντας το τμηματικά γραμμικό μοντέλο που φαίνεται στο Σχήμα 1. Σχήμα 1 Μοντέλο διόδου Zener για μεροληψία προς τα εμπρός Όταν −VZ <vD <Vγ, η δίοδος Zener έχει αντίστροφη προκατάληψη αλλά δεν έχει φτάσει σε διάσπαση. Σε αυτήν την περιοχή, μπορεί να διαμορφωθεί ως ανοιχτού κυκλώματος. Για vD ≤ –VZ, η δίοδος Zener έχει αντίστροφη μεροληψία και έχει συμβεί βλάβη. Σε αυτήν την περιοχή, μπορεί να μοντελοποιηθεί χρησιμοποιώντας το τμηματικά γραμμικό μοντέλο που φαίνεται στο Σχήμα 2. Σχήμα 2 Μοντέλο διόδου Zener για αντίστροφη προκατάληψη Το συνδυασμένο αποτέλεσμα της εμπρόσθιας και αντίστροφης μεροληψίας μπορεί να συγκεντρωθεί σε ένα μόνο μοντέλο με τη βοήθεια ιδανικών διόδων, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Εικόνα 3 Πλήρες μοντέλο για δίοδο Zener Για να απεικονίσετε τη λειτουργία μιας διόδου Zener ως ρυθμιστή τάσης, λάβετε υπόψη το κύκλωμα του σχήματος 4 (α), όπου η μη ρυθμιζόμενη πηγή DC VS ρυθμίζεται στην τιμή της τάσης Zener VZ. Σημειώστε πώς πρέπει να συνδεθεί η δίοδος ανάποδα για να επιτευχθεί θετική ρυθμισμένη τάση. Σημειώστε επίσης ότι όταν vS> VZ η δίοδος Zener βρίσκεται σε αντίστροφη ανάλυση. (Στην πράξη, είναι σημαντικό το vS να παραμένει μεγαλύτερο από το VZ.) Η αντίσταση πηγής RS είναι ουσιαστική γιατί επιτρέπει στη διαφορά τάσης vS −VZ να είναι μη μηδενική. Εάν η αντίσταση διόδου rZ είναι μικρή σε σύγκριση με τα RS και R, το μοντέλο διόδου Zener του Σχήματος 2 μπορεί να προσεγγιστεί ως μπαταρία ισχύος VZ, όπως φαίνεται στο απλοποιημένο κύκλωμα του Σχήματος 4(b).   Σχήμα 4 (α) Διάγραμμα κυκλώματος ρυθμιστή τάσης διόδου Zener. και (β) το απλούστερο ισοδύναμο κύκλωμα Τρεις παρατηρήσεις είναι αρκετές για να κατανοήσουμε τη λειτουργία αυτού του ρυθμιστή τάσης: 1. Η τάση φορτίου πρέπει να είναι ίση με VZ εφόσον η δίοδος Zener βρίσκεται σε λειτουργία αντίστροφης βλάβης. Στη συνέχεια: i = VZR (1) i = VZR (1) 2. Το ρεύμα εξόδου είναι η σχεδόν σταθερή διαφορά μεταξύ του μη ρυθμιζόμενου ρεύματος τροφοδοσίας iS και του ρεύματος διόδου iZ: i = iS − iZ (2) i = iS − iZ ( 2) Κάθε ρεύμα που υπερβαίνει αυτό που απαιτείται για να διατηρηθεί το φορτίο στη σταθερή τάση VZ, αποστέλλεται στη γείωση μέσω της διόδου. Έτσι, η δίοδος Zener λειτουργεί ως νεροχύτης για κάθε ανεπιθύμητο ρεύμα πηγής. 3.Το ρεύμα πηγής είναι: iS = vS − VZRS (3) iS = vS − VZRS (3) Υπάρχουν ορισμένες εκτιμήσεις που προκύπτουν στο σχεδιασμό ενός πρακτικού ρυθμιστή τάσης. Ένας από αυτούς τους παράγοντες είναι η βαθμολογία ισχύος της διόδου. Η ισχύς PZ που διαχέεται από τη δίοδο είναι: PZ = iZVZ (4) PZ = iZVZ (4) Δεδομένου ότι το VZ είναι περισσότερο ή λιγότερο σταθερό, η βαθμολογία ισχύος καθορίζει ένα ανώτατο όριο στο επιτρεπόμενο ρεύμα διόδου iZ. Αυτό το όριο θα ξεπεραστεί εάν η τάση τροφοδοσίας αυξηθεί απροσδόκητα ή αν το φορτίο αφαιρεθεί έτσι ώστε όλο το ρεύμα τροφοδοσίας να βυθιστεί μέσω της διόδου. Η δυνατότητα μιας εξόδου ανοιχτού κυκλώματος πρέπει να προσαρμοστεί στο σχεδιασμό ενός πρακτικού ρυθμιστή τάσης. Ένας άλλος σημαντικός περιορισμός συμβαίνει όταν η αντίσταση φορτίου είναι μικρή, απαιτώντας έτσι μεγάλες ποσότητες ρεύματος από την μη ρυθμιζόμενη παροχή. Σε αυτή την περίπτωση, η δίοδος Zener δεν φορολογείται σχεδόν καθόλου ως προς τη διάχυση ισχύος, αλλά η μη ρυθμιζόμενη παροχή ενδέχεται να μην είναι σε θέση να παρέχει το ρεύμα που απαιτείται για τη διατήρηση της τάσης φορτίου. Σε αυτήν την περίπτωση, ο κανονισμός δεν εφαρμόζεται. Έτσι, στην πράξη, το εύρος των αντιστάσεων φορτίου για το οποίο μπορεί να επιτευχθεί ρύθμιση τάσης φορτίου περιορίζεται σε ένα πεπερασμένο διάστημα: Rmin≤R≤Rmax(5)Rmin≤R≤Rmax(5) Όπου Rmax τυπικά περιορίζεται από τη δίοδο Zener βαθμολογία ισχύος και Rmin κατά το μέγιστο ρεύμα τροφοδοσίας. Βρήκατε apk για android;

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων