kurs-zasilania-2

Kurs zasilania układów elektronicznych: Stabilizator parametryczny

Cześć,
dzisiaj chciałbym przejść już do prostych stabilizatorów parametrycznych. Z tej części dowiesz się o stabilizatorze na bazie diody Zenera oraz diody Zenera z wtórnikiem emiterowym. Zapraszam do lektury :)

Spis treści:

  1. Czym jest stabilizator parametryczny ?
  2. Dioda Zenera
  3. Stabilizator na bazie diody Zenera
  4. Podsumowanie

 

1.  Czym jest stabilizator parametryczny ? 

Stabilizatory parametryczne wykorzystują nieliniowe charakterystyki napięciowo-prądowe elementów użytych do ich budowy. Najczęściej wykorzystywanym elementem do budowy takiego typu stabilizatora jest dioda Zenera.

2. Dioda Zenerasymbole-zener

Dioda Zenera jest czasem nazywana diodą stabilizacyjną, ponieważ umożliwia stabilizację napięcia prądu stałego (DC). Typowy obszar pracy takiej diody znajduje się w zakresie zaporowym charakterystyki prądowo-napięciowej poza punktem określonym wartością napięcia Zenera (Uz), gdzie otrzymujemy nagły wzrost prądu. Moment wzrostu przewodzenia prądu jest określany zjawiskiem przebiciem Zenera dla napięć do 5V, a powyżej 7V jest to już zjawisko przebicia lawinowego. Czyli mówiąc językiem mniej technicznym to po osiągnięciu napięcia Zenera, dioda zaczyna przewodzić ze stałym spadkiem napięcia na niej, tzn. jeżeli dioda Zenera jest zaprojektowana na Uz = 5,1V to znaczy, że przy napięciu 5,1V dioda zaczyna przewodzić, a spadek napięcia na jej zaciskach będzie wynosić 5,1V +/- wartość tolerancji. zener-chk

Spójrzmy teraz na charakterystykę, o której wspomniałem wcześniej. Oś +If oraz +Uf to odpowiednio prąd przewodzenia oraz napięcie przewodzenia przy podłączeniu diody w kierunku przewodzenia (nie będzie poruszane w tej części kursu) oraz druga para – którą się dzisiaj zajmiemy – -Ir i -Ur czyli prąd wsteczny i napięcie wsteczne dla podłączenia w kierunku zaporowym. Gdy napięcie Zenera nie zostało osiągnięte to prąd wsteczny (prąd przewodzenia diody w kierunku zaporowym) jest bardzo niski, wręcz znikomy (rzędu uA). Ale gdy zwiększamy napięcie na diodzie podłączonej w kierunku zaporowym, aż do osiągnięcia wartości Uz to dioda zaczyna przewodzić prąd, a spadek napięcia na diodzie jest równy wartości, nadanej przez producenta +/- tolerancja (stąd to Uz min i Uz max).
Iz max często jest określone jako wzór:

wzor-iz

gdzie: Ptot- moc totalna diody, zależna od obudowy ; Uz- napięcie Zenera

Ptot możemy znaleźć w nocie katalogowej układu. Moc totalna, czyli moc maksymalna, możliwa uzyskania z diody jest ściśle powiązana z obudową takiej diody. Diody standardowe w obudowie DO-35 posiadają zazwyczaj Ptot = 500mW = 0,5W, ale lepiej zawsze samemu sprawdzić w nocie katalogowej danej diody.

ptot-diody

Czyli dla diody Zenery o napięciu 5,1V możemy wykrzesać maksymalnie:

Iz max = 0,5/5,1 = 0,098A = > 98mA

I to tak właściwie tyle, ile musimy wiedzieć o diodzie Zenera. W kolejnym punkcie skupimy się już na wykorzystaniu takiej diody jako stabilizatora napięcia.

  • Mateusz x

    Czysto teoretycznie, czy zasilając jeden z przedstawionych układów napięciem Uwe=100 V lub więcej i zastosowaniu odpowiednio dużego rezystora, aby nie przekroczyć Izmax to jesteśmy wstanie dalej otrzymać Uz=5.1 V jako Uwy? Ewentualnie jaki parametr na taki zabieg nie pozwala?

    • Cześć,
      przepraszam, że z opóźnieniem odpisuję, ale moim zdaniem nie udałoby się utrzymać napięcia zenera(np. 5,1V), ponieważ już przy minimalnie większej wartości napięcia wejściowego, napięcie zenera, również rośnie, zobacz na stronie 3. jakie jest napięcia Zenera dla 12V. Poza tym nawet jakby udało się utrzymać to napięcie, przy Uwe = 100V mielibyśmy bardzo mały prąd do wykorzystania, wręcz znikomy, żeby nie przekroczyć Ptot = 0,5W :)