Zener είναι μια δίοδος ιδιαίτερη, αν τη συγκρίνουμε με τις υπόλοιπες διόδους. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει την περιοχή λειτουργίας του.
Με ορθή πόλωση λειτουργεί όπως μια κοινή δίοδος ενώ με αντίστροφη πόλωση, στην περιοχή κατάρρευσης παρουσιάζει σταθερή τάση, εφόσον κινείται σε ορισμένα όρια. Λέγοντας όρια λειτουργίας εννοούμε την περιοχή μεταξύ Ιz(min) και Iz(max). Το παρακάτω κύκλωμα θα μας δείξει τη σταθερότητα αυτή.
Μια λεπτομέρεια σχετικά με τη σταθερότητα τάσης είναι ένας σχετικός θόρυβος που προκαλεί η δίοδος zener. Είναι σπάνιες οι περιπτώσεις που είναι πρόβλημα και μπορεί να εξομαλυνθεί με την τοποθέτηση στην έξοδο ενός μεγάλου πυκνωτή.
Η δίοδος ζένερ που χρησιμοποιούμε έχει ισχύ P = 2W. Η αντίσταση Rs που θα επιλέξουμε θα έχει τιμή:
Rs = (Vs-Vz)/Iz όπου Iz = P/V
Αν θέλουμε να έχουμε σταθερή έξοδο V = 5V, τότε Iz = 2/5 = 400mA
Οπότε Rs = (12-5)/0.4 = 17.5Ω
Η RL που χρησιμοποιούμε έχει τιμή 1kΩ. Ισχύουν:
(1) Is = IL + Iz
(2) Vs = Vin
(3) Vout = Vz
Θα εξετάσουμε το αποτέλεσμα μετά από 2 τροποποιήσεις που θα κάνουμε στο παραπάνω κύκλωμα.
Σε πρώτη φάση θα αλλάξουμε την τάση 12V με μια μεταβλητή τάση εισόδου Vin ενώ στη δεύτερη θα τοποθετήσουμε την μεταβλητή αντίσταση RL με σταθερή Vin.
Με μεταβλητή Vin το ρεύμα IL παραμένει σταθερό.
Vs = IsRs + Vz μέσω της (1) Vs = (IL+Iz)Rs+Vz
IL, Rs σταθερά άρα μεταβάλλονται η Vz και η Iz. Προηγουμένως αναφέραμε πως αν κινείται το Ιz μεταξύ των τιμών Izmin - Izmax, η Vz είναι σταθερή κι επομένως η τάση εξόδου Vout είναι σταθερή παρά την αλλαγή της τάσης τροφοδοσίας.
Στην περίπτωση που Vin σταθερή και RL μεταβλητή, το ρεύμα IL θα μεταβάλλεται. Τότε από την (1) έχουμε:
IL=Is-Iz = [(Vs-Vz)/Rs]-Iz
Vs, Rs είναι σταθερά οπότε μεταβάλλονται Iz και Vz. Για τους ίδιους λόγους με παραπάνω η Vz = Vout παραμένει σταθερή. Συμπεραίνουμε πως η όποια μεταβολή στη γραμμή ή το φορτίο δεν αλλάζει την τάση στα άκρα της διόδου ζένερ.
Οι εσωτερικοί σύνδεσμοι που παρέθεσα αναφέρονται στο ίδιο θέμα και βρίσκονται στο blog
e-lektronikos.blogspot.gr
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου