Zenerdiode als Spannungsregler

Ich habe meine Versorgung angeschlossen, die 5 V war. Der Widerstand wurde mit 220 Ohm gewählt. Dadurch beträgt der maximale Strom des Zenors etwa 7 mA.

_{Dies bedeutet, dass, wenn Ihre Last mehr als 7 mA benötigt (ich berechne tatsächlich 7,7 mA, nicht 7 mA), der Widerstand V out} unter 3,3 V fallen lässt. In diesem Fall regelt der Zener nicht mehr.

Aber als ich die Zenerdiode lud, fiel die Spannung über der Diode auf 2,4 V.

Warum ist das passiert?

Ihre Last hat mehr als 7,7 mA verbraucht.

Da die Ausgangsspannung auf 2,4 abgefallen ist, können wir berechnen, dass der Laststrom (5-2,4)/220 = 11,8 mA betrug.

Sie könnten dies zum Laufen bringen, indem Sie Ihren Vorwiderstand reduzieren. Wenn die Last ziemlich steif ist, sollten Sie den Widerstand auf etwa 110 Ohm reduzieren, um Sie wieder in die Regulierung zu bringen. Dies setzt voraus, dass der Laststrom nicht auf mehr als 15 mA ansteigt, wenn die Versorgungsspannung auf 3,3 V erhöht wird.

Wenn es möglich ist, an der Last einen Leerlaufzustand zu haben, müssen Sie einen Zener wählen, der den gesamten Strom aufnehmen kann, der normalerweise zur Last fließen würde.

Beim Entwerfen einer einfachen Zenerreglerschaltung wie dieser gibt es zwei wichtige Kriterien: (1) den maximalen Laststrom und (2) den minimalen Laststrom.

Durch KCL tritt der minimale Diodenstrom im Fall (1) auf, während der maximale Diodenstrom im Fall (2) auftritt. Die KCL-Gleichung lautet:

Klar muss man auswählen$R$klein genug, so dass der minimale Diodenstrom bei oder über dem Zener-Haltestrom liegt.

Außerdem muss man auswählen$R$groß genug, damit der maximale Diodenstrom keine übermäßige Dioden-Verlustleistung verursacht.

Jetzt , mit den ausgewählten Werten, ist die obere Grenze des Laststroms

Dies ist eine Obergrenze, da (a) die Ausgangsspannung für jeden größeren Laststrom kleiner als 3,3 V sein muss und (b) der Diodenstrom für diesen Laststrom Null ist.

Da ein gewisser Diodenstrom vorhanden sein muss, damit die Diode 3,3 V hat, sollte der tatsächliche maximale Laststrom geringer sein.

Wenn Ihre Last also mehr Strom benötigt, müssen Sie entweder verringern$R$oder erhöhen Sie die Quellenspannung .

Nein, bei hoher Last können Sie Ihren Zener ignorieren. Sie haben dann nur einen Spannungsteiler zwischen Ihrem 220-Ohm-Widerstand und Ihrer Last.

Ein Zener kann erfolgreich als Spannungsreferenz verwendet werden, aber wenn Sie möchten, dass er tatsächlich die Spannung regelt, um eine Last zu versorgen, benötigen Sie eine sehr leichte Last. Verwenden Sie stattdessen eine Zenerspannung, um den Spannungspegel eines Common-Drain-Verstärkers einzustellen, um ausreichend Strom zu erhalten und gleichzeitig die Spannung zu regulieren.

Die 6 Ampere sollen nur für sehr kurze Zeiträume erfolgen, 100 Mikrosekunden, um genau zu sein. Und nur, wenn die Umgebungstemperatur 25 Grad C beträgt. Das heißt, Sie können es für sehr kurze Zeiträume mit 6 Ampere Strom pulsieren, ohne es zu frittieren. Dieser Betrag ist für Ihre Anwendung nicht nützlich, da Sie einen konstanten Strom wünschen, der von dem, was Sie gezeigt haben, nicht wirklich erwähnt wird.

Die Schaltung, von der ich spreche, würde ziemlich ähnlich aussehen, außer dass der BJT durch einen Mosfet ersetzt würde (obwohl ein BJT auch funktionieren würde). http://i.stack.imgur.com/qlBYs.png , hier, wenn BJT verwendet wird, ist die Ausgabe 3v3 - vbe, ~ 0,6v. Verwenden Sie auch anstelle von 10K 330Ohm für 5mA Zener-Haltestrom.

Eine bessere Lösung ist ein linearer Regler. Sie sind billig und genau für das gedacht, wonach Sie suchen.

Sie müssen den Widerstand so wählen, dass der Laststrom plus etwas Strom für die Zenerdiode immer noch 3,3 Volt an der Zenerdiode übrig lässt.

Die Zener der BZX79-Serie sind für eine maximale Verlustleistung von 500 mW ausgelegt, sodass Ihre 3,3-Volt-Diode sicher bis zu 150 mA verarbeiten sollte.

Wenn Ihr maximaler Laststrom 20 mA beträgt und Sie im Zener mindestens 10 mA zulassen möchten, sollte der Widerstand etwa (5 V - 3,3 V) / (20 mA + 10 mA) = 56 Ohm betragen. Selbst wenn Sie die Last trennen, muss der Zener nur 30 mA führen, was durchaus innerhalb seiner Möglichkeiten liegt.