خوانندگان پیشنهاد می کنند -

آنالوگ ~ قدرتمند

برای تثبیت ولتاژ تغذیه بار، اغلب از ساده‌ترین تثبیت‌کننده پارامتریک (شکل 1) استفاده می‌کنند که در آن برق از یکسو کننده از طریق یک مقاومت بالاست تامین می‌شود و یک دیود زنر به موازات بار متصل می‌شود.

چنین تثبیت کننده ای در جریان های باری که از حداکثر جریان تثبیت کننده برای یک تثبیت کننده معین تجاوز نمی کند، کار می کند. و اگر جریان بار به طور قابل توجهی بیشتر باشد، از دیود زنر قوی تری استفاده می کنند، به عنوان مثال، سری D815، که اجازه می دهد حد تثبیت 1... 1.4 A (D815A).

اگر چنین دیود زنر در دسترس نباشد، یک دیود کم مصرف این کار را انجام می دهد، اما همانطور که در شکل نشان داده شده است باید همراه با یک ترانزیستور قدرتمند استفاده شود. 2. نتیجه یک آنالوگ از یک دیود زنر قدرتمند است که ولتاژ نسبتاً پایداری را در سرتاسر بار حتی در جریان 2 A ارائه می دهد، اگرچه حداکثر جریان تثبیت کننده تثبیت کننده KS147A که در نمودار نشان داده شده است 58 میلی آمپر است.

آنالوگ به این صورت عمل می کند. تا زمانی که ولتاژ تغذیه از یکسو کننده کمتر از ولتاژ شکست دیود زنر باشد، ترانزیستور بسته است، جریان عبوری از آنالوگ ناچیز است (شاخه افقی مستقیم مشخصه ولت آمپر آنالوگ نشان داده شده در شکل 3)، با افزایش ولتاژ تغذیه، دیود زنر می شکند، جریان شروع به عبور از آن می کند و ترانزیستور کمی باز می شود (isog-

دیود زنر

بخش مهره از مشخصه). افزایش بیشتر ولتاژ تغذیه منجر به افزایش شدید جریان از طریق دیود زنر و ترانزیستور و در نتیجه تثبیت ولتاژ خروجی در یک مقدار معین (شاخه عمودی مشخصه)، مانند تثبیت کننده پارامتری معمولی می شود.

اثر تثبیت به این دلیل حاصل می شود که در حالت شکست دیود زنر مقاومت دیفرانسیل پایینی دارد و بازخورد منفی عمیق از کلکتور ترانزیستور به پایه آن انجام می شود. بنابراین، با کاهش ولتاژ خروجی، جریان عبوری از دیود زنر و پایه ترانزیستور کاهش می یابد که منجر به کاهش قابل توجهی (چند برابری) می شود.

جریان کلکتور، که به معنای افزایش ولتاژ خروجی است. هنگامی که ولتاژ خروجی افزایش می یابد، روند معکوس مشاهده می شود -

مقدار ولتاژ خروجی تثبیت شده با جمع ولتاژ تثبیت دیود زنر با ولتاژ اتصال امیتر ترانزیستور باز (^0.7 V برای یک ترانزیستور سیلیکونی و 0.3 V برای یک ترانزیستور ژرمانیومی) تعیین می شود. حداکثر جریان تثبیت آنالوگ تقریباً چند برابر بیشتر از همین خواهد بود

پارامتر دیود زنر استفاده شده بر این اساس، اتلاف توان در ترانزیستور به همان تعداد برابر بیشتر از توان روی دیود زنر خواهد بود.

از روابط فوق به راحتی می توان نتیجه گرفت که ضریب انتقال استاتیک یک ترانزیستور قدرتمند نباید کمتر از سهم حداکثر جریان مصرفی بار تقسیم بر حداکثر جریان تثبیت کننده دیود زنر باشد. حداکثر جریان مجاز کلکتور ترانزیستور و ولتاژ بین کلکتور و امیتر باید به ترتیب از جریان تثبیت مشخص شده آنالوگ و ولتاژ خروجی.

هنگام استفاده از ترانزیستور ساختار pnp، باید مطابق آنچه در شکل نشان داده شده است متصل شود. 4 طرح. در این تجسم، ترانزیستور را می توان مستقیماً بر روی شاسی سازه برقی نصب کرد و قسمت های باقی مانده از آنالوگ را می توان بر روی پایانه های ترانزیستور نصب کرد.

برای کاهش موج ولتاژ خروجی و کاهش مقاومت دیفرانسیل آنالوگ، می توانید دیود زنر را به موازات پایانه ها روشن کنید. خازن اکسیدبا ظرفیت 100.. 500 µF.

در نتیجه، کمی در مورد ضریب ولتاژ دمایی (TCV) آنالوگ. هنگام استفاده از دیودهای زنر دقیق سری D818، KS191، آنالوگ TKN به طور قابل توجهی بدتر از دیود زنر TKN خواهد بود. اگر از دیود زنر با ولتاژ تثبیت بیش از 16 ولت استفاده شود، TKN آنالوگ تقریبا برابر با TKN دیود زنر خواهد بود و با دیودهای زنر D808 - D814 TKN آنالوگ بهبود می یابد.

I. KURSKY

از سردبیر. مقاله I. Kursky سوال انتخاب یک مقاومت بالاست را مطرح نمی کند، با توجه به اینکه شما از قبل یک مدار تثبیت کننده پارامتریک دارید و فقط باید یک دیود زنر قدرتمند را انتخاب کنید. اگر چنین مداری وجود ندارد، از توصیه هایی برای محاسبه مقاومت بالاست که در مقاله V. Krylov "تثبیت کننده ولتاژ ساده" در رادیو، 1977، شماره 9، ص. 53، 54

حقوق ثابت، زندگی پایدار، وضعیت پایدار. مورد آخر در مورد روسیه نیست، البته :-). اگر به یک فرهنگ لغت توضیحی نگاه کنید، می توانید به وضوح بفهمید که "ثبات" چیست. در اولین خطوط، Yandex بلافاصله این کلمه را به من داد: پایدار - این به معنای ثابت، پایدار، بدون تغییر است.

اما اغلب این اصطلاح در الکترونیک و مهندسی برق استفاده می شود. در الکترونیک، مقادیر ثابت یک پارامتر بسیار مهم است. این می تواند جریان، ولتاژ، فرکانس سیگنال و غیره باشد. انحراف سیگنال از هر پارامتر داده شده می تواند منجر به عملکرد نادرست تجهیزات الکترونیکی و حتی خرابی آن شود. بنابراین، در الکترونیک بسیار مهم است که همه چیز پایدار کار کند و خراب نشود.

در مهندسی الکترونیک و برق تثبیت ولتاژ. عملکرد تجهیزات الکترونیکی به مقدار ولتاژ بستگی دارد. اگر به میزان کمتر یا حتی بدتر از آن افزایش یابد، ممکن است تجهیزات در حالت اول به درستی کار نکنند و در حالت دوم حتی ممکن است شعله ور شوند.

به منظور جلوگیری از افزایش و افت ولتاژ، انواع مختلفی دارد موج محافظین.همانطور که از عبارت متوجه شدید، آنها عادت کرده اند تثبیت کردنولتاژ "بازی".

دیود زنر یا دیود زنر

ساده ترین تثبیت کننده ولتاژ در الکترونیک یک عنصر رادیویی است دیود زنر. گاهی به آن نیز گفته می شود دیود زنر. در نمودارها، دیودهای زنر چیزی شبیه به این مشخص شده اند:

ترمینال با "درپوش" همان دیود نامیده می شود - کاتد، و نتیجه دیگر این است آند.

دیودهای زنر شبیه دیودها هستند. در عکس زیر، در سمت چپ یک نوع محبوب دیود زنر مدرن و در سمت راست یکی از نمونه های اتحاد جماهیر شوروی است.

اگر نگاه دقیق‌تری به دیود زنر شوروی بیندازید، می‌توانید این نام شماتیک را روی خود آن ببینید، که نشان می‌دهد کاتد آن کجا و آند آن کجاست.

ولتاژ تثبیت

البته مهمترین پارامتر دیود زنر این است که ولتاژ تثبیتاین پارامتر چیست؟

یک لیوان برداریم و پر از آب کنیم...

هر چقدر آب داخل لیوان بریزیم، اضافی آن از لیوان بیرون می ریزد. من فکر می کنم این برای یک کودک پیش دبستانی قابل درک است.

در حال حاضر به قیاس با الکترونیک. شیشه یک دیود زنر است. سطح آب در یک لیوان پر تا لبه است ولتاژ تثبیتدیود زنر. یک کوزه بزرگ آب را در کنار یک لیوان تصور کنید. ما فقط لیوان خود را با آب از کوزه پر می کنیم، اما جرات دست زدن به کوزه را نداریم. تنها یک گزینه وجود دارد - با سوراخ کردن خود کوزه، آب را از کوزه بریزید. اگر ارتفاع کوزه کمتر از لیوان بود، نمی‌توانستیم داخل لیوان آب بریزیم. برای توضیح آن در اصطلاح الکترونیک، کوزه دارای "ولتاژ" بیشتر از "ولتاژ" شیشه است.

بنابراین، خوانندگان عزیز، کل اصل عملکرد دیود زنر در شیشه موجود است. مهم نیست چه جریانی روی آن بریزیم (خوب، البته در حد عقل، وگرنه لیوان با خود می برد و می شکند)، لیوان همیشه پر خواهد بود. اما لازم است از بالا ریخته شود. این یعنی، ولتاژی که به دیود زنر اعمال می کنیم باید بیشتر از ولتاژ تثبیت دیود زنر باشد.

علامت گذاری دیود زنر

برای فهمیدن ولتاژ تثبیت دیود زنر شوروی، به یک کتاب مرجع نیاز داریم. به عنوان مثال، در عکس زیر یک دیود زنر شوروی D814V وجود دارد:

ما به دنبال پارامترهایی برای آن در فهرست های آنلاین در اینترنت هستیم. همانطور که می بینید ولتاژ تثبیت آن در دمای اتاق تقریباً 10 ولت است.

دیودهای زنر خارجی به راحتی مشخص می شوند. اگر دقت کنید، می توانید یک کتیبه ساده را ببینید:

5V1 - این بدان معنی است که ولتاژ تثبیت این دیود زنر 5.1 ولت است. خیلی راحت تر، درسته؟

کاتد دیودهای زنر خارجی عمدتا با یک نوار سیاه مشخص شده است

نحوه بررسی دیود زنر

چگونه دیود زنر را بررسی کنیم؟ بله، درست مثل! در این مقاله می توانید نحوه بررسی دیود را مشاهده کنید. بیایید دیود زنر خود را بررسی کنیم. آن را روی Continuity تنظیم می کنیم و پروب قرمز را به آند و پروب سیاه را به کاتد وصل می کنیم. مولتی متر باید افت ولتاژ رو به جلو را نشان دهد.

ما پروب ها را عوض می کنیم و یکی را می بینیم. این بدان معناست که دیود زنر ما در آمادگی کامل رزمی است.

خوب، وقت آزمایش است. در مدارها، یک دیود زنر به صورت سری با یک مقاومت متصل می شود:

جایی که Uin - ولتاژ ورودی، Uout.st. - ولتاژ تثبیت شده خروجی

اگر به نمودار دقت کنیم، چیزی جز یک تقسیم کننده ولتاژ به دست نمی آید. همه چیز در اینجا ابتدایی و ساده است:

Uin=Uout.stab +Uresistor

یا به عبارتی: ولتاژ ورودی برابر است با مجموع ولتاژهای دیود زنر و مقاومت.

این طرح نامیده می شود تثبیت کننده پارامتریکروی یک دیود زنر محاسبه این تثبیت کننده خارج از حوصله این مقاله است، اما اگر کسی علاقه مند است، آن را در گوگل جستجو کند ;-)

بنابراین، بیایید مدار را کنار هم بگذاریم. ما یک مقاومت با مقدار اسمی 1.5 کیلو اهم و یک دیود زنر با ولتاژ تثبیت کننده 5.1 ولت گرفتیم. در سمت چپ منبع تغذیه را وصل می کنیم و در سمت راست ولتاژ حاصل را با یک مولتی متر اندازه گیری می کنیم:

اکنون خوانش مولتی متر و منبع تغذیه را به دقت کنترل می کنیم:

بنابراین، در حالی که همه چیز روشن است، بیایید تنش بیشتری اضافه کنیم... اوه! ولتاژ ورودی ما 5.5 ولت و ولتاژ خروجی ما 5.13 ولت است! از آنجایی که ولتاژ تثبیت دیود زنر 5.1 ولت است، همانطور که می بینیم، کاملا تثبیت می شود.

بیایید چند ولت دیگر اضافه کنیم. ولتاژ ورودی 9 ولت و دیود زنر 5.17 ولت است! حیرت آور!

اضافه هم میکنیم ... ولتاژ ورودی 20 ولت و خروجی مثل اینکه اتفاقی نیفتاده 5.2 ولت ! 0.1 ولت یک خطای بسیار کوچک است، حتی در برخی موارد می توان از آن صرف نظر کرد.

مشخصه ولت آمپر دیود زنر

من فکر می کنم که در نظر گرفتن مشخصه ولتاژ جریان (VAC) دیود زنر ضرری ندارد. چیزی شبیه این به نظر می رسد:

جایی که

Ipr– جریان رو به جلو، A

بالا– ولتاژ جلو، V

این دو پارامتر در دیود زنر استفاده نمی شود

اوار– ولتاژ معکوس، V

Ust – ولتاژ محاسبه شدهتثبیت، V

Ist– جریان تثبیت نامی، A

اسمی به معنای یک پارامتر عادی است که در آن عملیات طولانی مدت عنصر رادیویی امکان پذیر است.

ایمکس- حداکثر جریان دیود زنر، A

من- حداقل جریان دیود زنر، A

Ist، Imax، Imin – این جریانی است که هنگام کار از دیود زنر عبور می کند.

از آنجایی که دیود زنر برخلاف دیود در قطبیت معکوس عمل می کند (دیود زنر با کاتد به مثبت وصل می شود و دیود با کاتد به منفی متصل می شود)، منطقه کار دقیقاً همان منطقه ای خواهد بود که با مستطیل قرمز مشخص شده است. .

همانطور که می بینیم، در مقداری ولتاژ Urev نمودار ما شروع به سقوط می کند. در این زمان، چنین چیز جالبی مانند خرابی در دیود زنر رخ می دهد. به طور خلاصه، دیگر نمی تواند ولتاژ را روی خود افزایش دهد و در این زمان جریان در دیود زنر شروع به افزایش می کند. مهمترین چیز این است که در جریان بیش از Imax زیاده روی نکنید وگرنه دیود زنر آسیب می بیند. بهترین حالت عملکرد دیود زنر حالتی در نظر گرفته می شود که در آن جریان عبوری از دیود زنر جایی در وسط بین مقادیر حداکثر و حداقل آن باشد. این همان چیزی است که در نمودار ظاهر می شود نقطه عملیاتیحالت کار دیود زنر (با دایره قرمز مشخص شده است).

نتیجه

پیش از این، در زمان کمبود قطعات و آغاز دوران شکوفایی الکترونیک، اغلب از دیود زنر برای تثبیت ولتاژ خروجی استفاده می‌شد. در کتاب های قدیمی شوروی در مورد الکترونیک می توانید این بخش از مدار منابع تغذیه مختلف را مشاهده کنید:

در سمت چپ در کادر قرمز قسمتی از مدار منبع تغذیه را که برای شما آشناست مشخص کردم. در اینجا ما ولتاژ DC را از ولتاژ AC دریافت می کنیم. در سمت راست، در کادر سبز، نمودار تثبیت ;-).

در حال حاضر، تثبیت کننده های ولتاژ سه ترمینالی (یکپارچه) جایگزین تثبیت کننده های مبتنی بر دیودهای زنر می شوند، زیرا آنها ولتاژ را چندین برابر بهتر تثبیت می کنند و اتلاف توان خوبی دارند.

در Ali می توانید بلافاصله مجموعه کاملی از دیودهای زنر را از 3.3 ولت تا 30 ولت بگیرید. انتخاب کنید به سلیقه و رنگ شما

دیودهای زنر (دیودهای زنر، دیودهای Z) برای تثبیت ولتاژ و حالت های عملکرد اجزای مختلف تجهیزات الکترونیکی طراحی شده اند. اصل عملکرد دیود زنر بر اساس پدیده شکست زنر است دستور انتقال. این نوع خرابی الکتریکی در اتصالات نیمه هادی با بایاس معکوس زمانی رخ می دهد که ولتاژ بالاتر از یک سطح بحرانی خاص افزایش یابد. علاوه بر خرابی زنر، خرابی بهمن نیز شناخته شده است و برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. وابستگی معمول جریان از طریق یک دستگاه نیمه هادی (دیود زنر) به مقدار ولتاژ رو به جلو یا معکوس اعمال شده (ویژگی های ولت آمپر، مشخصات جریان-ولتاژ) در شکل نشان داده شده است. 1.1.

شاخه های رو به جلو مشخصه های جریان-ولتاژ دیودهای زنر مختلف تقریباً یکسان هستند (شکل 1.1) و شاخه معکوس دارای ویژگی های فردی برای هر نوع دیود زنر است. این پارامترها: ولتاژ تثبیت; حداقل و حداکثر جریان تثبیت کننده؛ زاویه شیب مشخصه جریان-ولتاژ، که مقدار مقاومت دینامیکی دیود زنر را مشخص می کند ("کیفیت" آن).

حداکثر اتلاف توان؛ ضریب دمایی ولتاژ تثبیت (TKN) - برای محاسبات مدار استفاده می شود.

یک مدار اتصال دیود زنر معمولی در شکل نشان داده شده است. 1.2. مقدار مقاومت میرایی R1 (بر حسب کیلو اهم) با فرمول محاسبه می شود:

برای تثبیت ولتاژ AC یا محدود کردن متقارن دامنه آن در سطح UCT، از دیودهای زنر متقارن استفاده می شود (شکل 1.3)، به عنوان مثال، نوع KS 175. چنین دیودهای زنر را می توان برای تثبیت ولتاژ استفاده کرد. جریان مستقیم، آنها را بدون رعایت قطبیت روشن کنید. می‌توانید با اتصال پشت به هم و مطابق مدار نشان‌داده‌شده در شکل، یک دیود زنر «متقارن» از دو دیود «نامتقارن» دریافت کنید. 1.4.

دیودهای زنر نیمه هادی تولید صنعتی به شما امکان می دهد ولتاژ را در محدوده وسیعی تثبیت کنید: از 3.3 تا 180 ولت. بنابراین، دیودهای زنر وجود دارند که به شما امکان تثبیت ولتاژهای پایین را می دهند: 3.3; 3.9; 4.7; 5.6 ولت KS133، KS139، KS147، KS156 و غیره است. در صورت نیاز به ولتاژ تثبیت غیر استاندارد، به عنوان مثال، 6.6 ولت، می توانید دو دیود زنر KS133 را به صورت سری وصل کنید. برای سه دیود زنر، ولتاژ تثبیت 9.9 ولت خواهد بود. برای ولتاژ تثبیت کننده 8.0 ولت، می توانید از ترکیبی از دیودهای زنر KS133 و KS147 (یعنی 3.3 + 4.7 ولت) یا یک دیود زنر KS175 و یک دیود سیلیکونی استفاده کنید. KD503) - در جهت جلو (یعنی 7.5 + 0.5 V).

در شرایطی که لازم است ولتاژ پایدار کمتر از 2...3 ولت به دست آید، از استابیستورها استفاده می شود - دیودهای نیمه هادی که بر روی شاخه مستقیم مشخصه ولتاژ جریان کار می کنند (شکل 1.1).

توجه داشته باشید که به جای تثبیت کننده ها، ژرمانیوم معمولی (Ge)، سیلیکون (Si)، سلنیوم (Se)، آرسنید گالیم (GaAs) و سایر دیودهای نیمه هادی را می توان با موفقیت استفاده کرد (شکل 1.5). ولتاژ تثبیت، بسته به جریان عبوری از دیود، خواهد بود: برای دیودهای ژرمانیوم - 0.15 ... 0.3 b. برای سیلیکون - 0.5 ... 0.7 V.

به خصوص جالب توجه استفاده از دیودهای ساطع کننده نور برای تثبیت ولتاژ است (شکل 1.6) [R 11/83-40].

LED ها می توانند دو عملکرد را به طور همزمان انجام دهند: با درخشش خود، وجود ولتاژ را نشان می دهند و مقدار آن را در سطح 1.5 ... 2.2 ولت تثبیت می کنند. ولتاژ تثبیت LED های UCT را می توان با فرمول تقریبی تعیین کرد: L/Cr=1236 /L. (B)، که در آن X طول موج تابش LED بر حسب نانومتر است [Рл 4/98-32].

برای تثبیت ولتاژ، می توان از شاخه معکوس مشخصه جریان-ولتاژ دستگاه های نیمه هادی (دیودها و ترانزیستورها) که به طور خاص برای این اهداف در نظر گرفته نشده اند استفاده کرد (شکل 1.7، 1.8، و همچنین شکل 20.7). این ولتاژ (ولتاژ شکست بهمن) معمولاً از 7 ولت تجاوز می کند و حتی برای دستگاه های نیمه هادی از همان نوع نیز چندان قابل تکرار نیست. برای جلوگیری از آسیب حرارتی به دستگاه های نیمه هادی در طول چنین حالت غیرمعمول عملکرد، جریان عبوری از آنها نباید از کسری از میلی آمپر تجاوز کند. بنابراین، برای دیودهای D219، D220، ولتاژ شکست (ولتاژ تثبیت) می تواند در محدوده 120 تا 180 ولت باشد [P 9/74-62. R 10/76-46; R 12/89-65].

برای تثبیت ولتاژهای پایین از مدارهای نشان داده شده در شکل استفاده می شود. 1.9 - 1.12. در مدار (شکل 1.9) [Goroshkov B.I.] از "دیود" استفاده شده است. اتصال موازیدو ترانزیستور سیلیکونی ولتاژ تثبیت این مدار برای ترانزیستورهای سیلیکونی 0.65...0.7 ولت و برای ترانزیستورهای ژرمانیومی حدود 0.3 ولت است. مقاومت داخلی چنین آنالوگ استابیستور از 5 ... 10 اهم با ضریب تثبیت تا 1000 ... 5000 تجاوز نمی کند. با این حال، هنگامی که دمای محیط تغییر می کند، ناپایداری ولتاژ خروجی مدار حدود 2 میلی ولت بر درجه است.

در نمودار در شکل. 1.10 [R 6/69-60; VRYA 84-9] از گنجاندن متوالی ژرمانیوم و ترانزیستورهای سیلیکونی. جریان بار این آنالوگ دیود زنر می تواند 0.02 ... 10 میلی آمپر باشد. دستگاه های نشان داده شده در شکل. 1.11 و 1.12 [Рл 1/94-33]، از اتصال پشت سر هم ترانزیستورهای ساختارهای p-p-p و p-p-p استفاده می کنند و تنها در این تفاوت که برای افزایش ولتاژ خروجی در یکی از مدارها، یک دیود سیلیکونی بین مدارها وصل می شود. پایه های ترانزیستور (یک یا چند). جریان تثبیت کننده آنالوگ های دیود زنر (شکل 1.11، 1.12) می تواند در محدوده 0.1 ... 100 میلی آمپر باشد، مقاومت دیفرانسیل در بخش کاری مشخصه جریان-ولتاژ از 15 اهم تجاوز نمی کند.

ولتاژهای پایین را نیز می توان با استفاده از ترانزیستورهای اثر میدانی تثبیت کرد (شکل 1.13، 1.14). ضریب تثبیت چنین مدارهایی بسیار بالا است: برای یک مدار تک ترانزیستوری (شکل 1.13) در ولتاژ تغذیه 5 ... 15 ولت به 300 می رسد، برای یک مدار دو ترانزیستوری (شکل 1.14) تحت همان مدار در شرایطی که از 1000 تجاوز کند [P 10/95-55]. مقاومت داخلی این آنالوگ های دیود زنر به ترتیب 30 اهم و 5 اهم است.

یک تثبیت کننده ولتاژ را می توان با استفاده از آنالوگ دینیستور به عنوان دیود زنر به دست آورد (شکل 1.15، همچنین به فصل 2 مراجعه کنید) [Goroshkov B.I.].

برای تثبیت ولتاژ در جریان های بالا در بار، از مقدار بیشتری استفاده کنید مدارهای پیچیده، ارائه شده در شکل. 1.16 - 1.18 [R 9/89-88، R 12/89-65]. برای افزایش جریان بار لازم است از ترانزیستورهای قدرتمندروی سینک های حرارتی نصب می شود.

یک تثبیت کننده ولتاژ که در طیف گسترده ای از تغییرات ولتاژ تغذیه (از 4.5 تا 18 6) کار می کند و دارای مقدار ولتاژ خروجی کمی متفاوت از حد پایین ولتاژ تغذیه است، در شکل نشان داده شده است. 1.19 [گوروشکف بی. آی.].

انواع دیودهای زنر و آنالوگهای آنها که قبلاً مورد بحث قرار گرفت اجازه تنظیم صاف ولتاژ تثبیت را نمی دهد. برای حل این مشکل، مدارهای تثبیت کننده موازی قابل تنظیم، مشابه دیودهای زنر، استفاده می شود (شکل 1.20، 1.21).

یک آنالوگ دیود زنر (شکل 1.20) به شما امکان می دهد ولتاژ خروجی را به آرامی در محدوده 2.1 تا 20 ولت تغییر دهید [R 9/86-32]. مقاومت دینامیکی چنین "دیود زنر" در جریان بار تا 5 میلی آمپر 20 ... 50 اهم است. پایداری دما کم است (-3x10"3 1/°C).

آنالوگ ولتاژ پایین دیود زنر (شکل 1.21) به شما امکان می دهد هر ولتاژ خروجی را در محدوده 1.3 تا 5 ولت تنظیم کنید. ولتاژ تثبیت با نسبت مقاومت های R1 و R2 تعیین می شود. امپدانس خروجی است تثبیت کننده موازیدر 3.8 ولت نزدیک به 1 اهم است. جریان خروجی توسط پارامترهای ترانزیستور خروجی تعیین می شود و برای KT315 می تواند به 50 ... 100 میلی آمپر برسد.

مدارهای اصلی برای به دست آوردن ولتاژ خروجی پایدار در شکل نشان داده شده است. 1.22 و 1.23. دستگاه (شکل 1.22) آنالوگ دیود زنر متقارن [E 9/91] است. برای یک تثبیت کننده ولتاژ پایین (شکل 1.23)، ضریب تثبیت ولتاژ 10 است، جریان خروجی از 5 میلی آمپر تجاوز نمی کند و مقاومت خروجی از 1 تا 20 اهم متغیر است.

آنالوگ دیود زنر نوع دیفرانسیل ولتاژ پایین در شکل 1. 1.24 ثبات را افزایش داده است [P 6/69-60]. ولتاژ خروجی آن کمی به دما بستگی دارد و با اختلاف ولتاژهای تثبیت دو دیود زنر تعیین می شود. افزایش پایداری دما با این واقعیت توضیح داده می شود که وقتی دما تغییر می کند، ولتاژ روی هر دو دیود زنر به طور همزمان و در نسبت های نزدیک تغییر می کند.

ادبیات: شوستوف M.A. طراحی مدار عملی (کتاب 1)، 2003

دیود زنر یک دیود نیمه هادی با خواص منحصر به فرد است. اگر یک نیمه هادی معمولی، هنگامی که دوباره روشن می شود، یک عایق باشد، این عملکرد را تا افزایش معینی در ولتاژ اعمال شده انجام می دهد و پس از آن یک شکست برگشت پذیر مانند بهمن رخ می دهد. با افزایش بیشتر جریان معکوس که از دیود زنر می گذرد، ولتاژ به دلیل کاهش متناسب مقاومت ثابت باقی می ماند. از این طریق می توان به یک رژیم ثبات دست یافت.

در حالت بسته، ابتدا یک جریان نشتی کوچک از دیود زنر عبور می کند. این عنصر مانند یک مقاومت عمل می کند که ارزش آن زیاد است. در هنگام خرابی، مقاومت دیود زنر ناچیز می شود. اگر به افزایش ولتاژ در ورودی ادامه دهید، عنصر شروع به گرم شدن می کند و زمانی که جریان از مقدار مجاز فراتر رفت، یک شکست حرارتی برگشت ناپذیر رخ می دهد. اگر موضوع به این نقطه نرسد، هنگامی که ولتاژ از صفر به حد بالایی منطقه کار تغییر می کند، خواص دیود زنر حفظ می شود.

هنگامی که یک دیود زنر مستقیماً روشن می شود، ویژگی ها با دیود تفاوتی ندارند. هنگامی که مثبت به ناحیه p و منفی به ناحیه n متصل می شود، مقاومت اتصال کم است و جریان آزادانه از آن عبور می کند. با افزایش ولتاژ ورودی افزایش می یابد.

دیود زنر یک دیود ویژه است که بیشتر در جهت مخالف متصل می شود. عنصر در ابتدا در حالت بسته است. هنگامی که یک خرابی الکتریکی رخ می دهد، دیود زنر ولتاژ آن را در یک محدوده جریان گسترده ثابت نگه می دارد.

منهای به آند اعمال می شود و مثبت به کاتد اعمال می شود. فراتر از تثبیت (زیر نقطه 2)، گرمای بیش از حد رخ می دهد و احتمال خرابی عنصر افزایش می یابد.

مشخصات

پارامترهای دیودهای زنر به شرح زیر است:

• U st - ولتاژ تثبیت در جریان نامی St.
• Ist min - حداقل جریان شروع خرابی الکتریکی.
• Ist max - حداکثر جریان مجاز.
• TKN - ضریب دما.

برخلاف دیودهای معمولی، دیود زنر یک دستگاه نیمه هادی است که در آن مناطق شکست الکتریکی و حرارتی کاملاً دور از یکدیگر بر روی مشخصه ولتاژ جریان قرار دارند.

با حداکثر جریان مجاز پارامتری است که اغلب در جداول نشان داده شده است - اتلاف توان:

P max = I st max ∙ U st.

وابستگی عملکرد دیود زنر به دما می تواند مثبت یا منفی باشد. با اتصال عناصر به صورت سری با ضرایب علائم مختلف، دیودهای زنر دقیقی ایجاد می شود که مستقل از گرمایش یا سرمایش هستند.

طرح های اتصال

طرح معمولی تثبیت کننده ساده، شامل مقاومت بالاست Rb و یک دیود زنر که بار را شنت می کند.

در برخی موارد، تثبیت مختل می شود.

1. تامین ولتاژ بالا به تثبیت کننده از منبع تغذیه با خازن فیلتر در خروجی. افزایش جریان در هنگام شارژ می تواند باعث خرابی دیود زنر یا تخریب مقاومت Rb شود.
2. ریختن بار. هنگامی که حداکثر ولتاژ به ورودی اعمال می شود، جریان دیود زنر ممکن است از مقدار مجاز فراتر رود که منجر به گرم شدن و تخریب آن می شود. در اینجا مهم است که از منطقه کار ایمن گذرنامه پیروی کنید.
3. مقاومت Rb کوچک انتخاب می شود به طوری که در حداقل ولتاژ تغذیه ممکن و حداکثر جریان مجاز روی بار، دیود زنر در منطقه کارمقررات.

برای محافظت از تثبیت کننده، مدارهای حفاظتی تریستور یا

مقاومت Rb با فرمول محاسبه می شود:

R b = (U pit - U nom) (I st + I n).

جریان دیود زنر I st بسته به ولتاژ ورودی U منبع تغذیه و جریان بار I n بین مقادیر حداکثر و حداقل مجاز انتخاب می شود.

انتخاب دیودهای زنر

المان ها دارای گسترش زیادی در ولتاژ تثبیت هستند. برای بدست آوردن مقدار دقیق U n، دیودهای زنر از همان دسته انتخاب می شوند. انواعی با محدوده پارامترهای محدودتری وجود دارد. برای اتلاف توان بالا، المنت ها روی رادیاتورها نصب می شوند.

برای محاسبه پارامترهای یک دیود زنر، داده های اولیه مورد نیاز است، به عنوان مثال، موارد زیر:

• منبع تغذیه U = 12-15 ولت - ولتاژ ورودی؛
• U st = 9 V - ولتاژ تثبیت شده.

پارامترها برای دستگاه هایی با مصرف انرژی کم هستند.

برای حداقل ولتاژ ورودی 12 ولت، جریان بار به حداکثر - 100 میلی آمپر انتخاب می شود. با استفاده از قانون اهم، می توانید بار کل مدار را پیدا کنید:

R∑ = 12 ولت / 0.1 A = 120 اهم.

افت ولتاژ در دیود زنر 9 ولت است. برای جریان 0.1 A، بار معادل خواهد بود:

R eq = 9 V / 0.1 A = 90 Ohm.

اکنون می توانید مقاومت بالاست را تعیین کنید:

R b = 120 اهم - 90 اهم = 30 اهم.

از سری استاندارد انتخاب می شود، جایی که مقدار با مقدار محاسبه شده مطابقت دارد.

حداکثر جریان از طریق دیود زنر با در نظر گرفتن قطع بار تعیین می شود، به طوری که در صورت عدم لحیم کاری سیم، از بین نمی رود. افت ولتاژ در مقاومت به صورت زیر خواهد بود:

U R = 15 - 9 = 6 V.

سپس جریان عبوری از مقاومت تعیین می شود:

I R = 6/30 = 0.2 A.

از آنجایی که دیود زنر به صورت سری متصل است، I c = I R = 0.2 A.

توان اتلاف P = 0.2∙9 = 1.8 W خواهد بود.

بر اساس پارامترهای به دست آمده، دیود زنر مناسب D815V انتخاب می شود.

دیود زنر متقارن

تریستور دیود متقارن یک وسیله سوئیچینگ است که هدایت می کند جریان متناوب. یکی از ویژگی های عملکرد آن افت ولتاژ به چندین ولت هنگام روشن شدن در محدوده 30-50 ولت است. می توان آن را با دو دیود زنر معمولی پشت سر هم جایگزین کرد. دستگاه ها به عنوان عناصر سوئیچینگ استفاده می شوند.

آنالوگ دیود زنر

هنگامی که امکان انتخاب یک عنصر مناسب وجود ندارد، از آنالوگ دیود زنر روی ترانزیستورها استفاده می شود. مزیت آنها توانایی تنظیم ولتاژ است. برای این منظور می توان از تقویت کننده های DC با چند مرحله استفاده کرد.

یک تقسیم کننده ولتاژ با R1 در ورودی نصب شده است. اگر ولتاژ ورودی افزایش یابد، در پایه ترانزیستور VT1 نیز افزایش می یابد. در همان زمان، جریان عبوری از ترانزیستور VT2 افزایش می یابد که افزایش ولتاژ را جبران می کند و در نتیجه آن را در خروجی ثابت نگه می دارد.

علامت گذاری دیود زنر

دیود زنر شیشه ای و دیود زنر در کیس های پلاستیکی تولید می شود. در حالت اول 2 عدد به آنها اعمال می شود که بین آنها حرف V قرار دارد کتیبه 9V1 به این معنی است که U st = 9.1 V.

کتیبه های روی جعبه پلاستیکی با استفاده از یک دیتاشیت رمزگشایی می شوند، جایی که می توانید پارامترهای دیگر را نیز پیدا کنید.

حلقه تیره روی بدنه نشان دهنده کاتدی است که پلاس به آن متصل است.

نتیجه

دیود زنر دیودی با خواص ویژه است. مزیت دیودهای زنر این است سطح بالاتثبیت ولتاژ در طیف گسترده ای از تغییرات جریان عملیاتی و همچنین مدارهای سادهاتصالات برای تثبیت ولتاژ پایین، دستگاه ها در جهت جلو روشن می شوند و مانند دیودهای معمولی شروع به کار می کنند.