2,4-V-Zenerdiodenregler klemmt nicht

Ich versuche, eine umschaltbare Spannungsreferenz von 2,0 bis 2,6 zu erhalten, die bis zu 45 mA liefern kann. Ich habe die folgende Schaltung simuliert und fand dies akzeptabel. Beim Aufbau der Schaltung stellte ich jedoch fest, dass meine Vout-Spannung viel höher war, etwa 3,2 V. Die Spannung fällt je nach Last leicht auf 3,0 V ab (zum Testen 100 Ohm verwendet).

Ich denke also, dass der Zener nicht richtig funktioniert. Als ich jedoch die Spannung über dem 50-Ohm-Widerstand (5,5 V - 3,2 V) / 50 Ohm = 46 mA maß, stellte ich fest, dass der Zener eingeschaltet sein sollte! Diese Zenerdiode benötigt nur etwa 5 mA, um korrekt zu funktionieren. Also was gibt? Ist das Knie dieses Zeners wirklich schlecht? Was sollte ich tun, um sicherzustellen, dass die Spannung niemals über 2,6 V steigt? Der PNP wird mit einem GPIO-Pin von einer MCU umgeschaltet.

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Sie brauchen eine Ladung.
Ich sehe keine V2-Spannung, wenn Q2 gesättigt (vollständig geöffnet) ist. Die Niederspannungs-Zener sind jedoch schlecht. Verwenden Sie einige ICs oder bauen Sie unsere eigenen. Wahrscheinlich würde typisches NPN auf der High-Side mit Zener im Basisregler besser funktionieren.
Warum sich so viel Mühe machen, wenn Sie einen Chip wie zum Beispiel TPS7A2024PDBVR ( ti.com/lit/ds/symlink/tps7a20.pdf ) kaufen können, der genau das tut, was Sie brauchen?

Antworten (3)

Ein 2,4-V-Zener (@5mA) wird bei fast 50mA eine Menge mehr als 2,4V haben. Genau so, wie die Physik für Niederspannungs-Zener funktioniert.

3,3 V oder so (typisch) sieht ungefähr richtig aus.

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Verwenden Sie stattdessen einen TL431.

Als Faustregel gilt: Denken Sie zweimal darüber nach, einen Zener < 5,1 V zu verwenden.

Gibt es also keine Möglichkeit, den Stromkreis so einzustellen, dass er unter 2,6 V kommt? Vielleicht den Vorwiderstand erhöhen, um den Strom zu senken. aber wenn ich mindestens durchschnittlich 20 mA liefern muss, könnte ich in Schwierigkeiten geraten?
@Jirhska Sie können vielleicht den Vorwiderstand erhöhen. Die Zahl, die Sie berücksichtigen müssen, ist der maximale Laststrom und die minimale Eingangsspannung am Kollektor von Q2. Verwenden Sie einen TL431, er ändert sich um etwa 10 oder 15 mV von 1 mA auf 50 mA. Ohne Widerstände beträgt der "Durchbruch" 2,495 V nominal. Und es ist so billig wie ein Zener.
@Sphero Nun, es sieht so aus, als wäre es vorbeigekommen und hätte mich in den Hintern gebissen. Es ist eine gute Lektion zu lernen! Vielen Dank!

Wenn Sie eine Spannungsreferenz wünschen, schlage ich vor, dass Sie einen speziellen IC verwenden. Diese sind im Vergleich zu Zeneren unglaublich stabil in Bezug auf Strom und Temperatur. Vergleichen Sie zum Beispiel die V/T- und V/I-Kurven von TL431 mit denen Ihres Zener:

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Natürlich könnten Sie die Kompensationsschaltung selbst bauen, wenn Sie daran interessiert sind, aber die IC-Lösung wird praktisch nicht zu schlagen sein.

Ich meine so etwas wie diese Schaltung, bei der der Strom durch Zener bei Laständerungen relativ konstant ist, dh die Spannungen an Zener und Ausgang bleiben stabil. Wählen Sie eine 2v7- oder 3v3-Zenerdiode, um den gewünschten Ausgangspegel zu erhalten. Es ist auch möglich, eine beliebige Ausgangsspannung zu erhalten, indem Sie einfach einen Widerstandsteiler über Zener legen und gemeinsam mit der Basis verbinden. Sie können die Ausgangsspannung mit dem geerdeten MCU-Pin ausschalten.

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Sogar eine 3,1-V-5-mm-LED funktioniert besser als 3-V-Zener mit einem Leitungswiderstand von etwa 15 Ohm bei 20 mA. @Spehros Zener beträgt im Vergleich dazu 100 Ohm. Die Ausgangsimpedanz des Emitterfolgers beträgt dann 15/100 Ohm. Ein Gesamtstromverbrauch ist nur die LED und 2,3 V Ausgang bei 50 mA Last
2,4-V-Zenerdiodenregler klemmt nicht
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