我无法理解可以使用齐纳二极管构建的简单稳压器(来自电子艺术中的第 2.04 节)。我知道使用放大器等会更好,但我只是想了解这个电路是如何工作的。
我不太了解电路是如何工作的,但我猜当负载施加到输出时,它会从源极 (Vin) 消耗电流,从而导致电压下降?齐纳二极管如何帮助维持电压,从而使该电路充当稳压器?
我无法理解可以使用齐纳二极管构建的简单稳压器(来自电子艺术中的第 2.04 节)。我知道使用放大器等会更好,但我只是想了解这个电路是如何工作的。
我不太了解电路是如何工作的,但我猜当负载施加到输出时,它会从源极 (Vin) 消耗电流,从而导致电压下降?齐纳二极管如何帮助维持电压,从而使该电路充当稳压器?
假设您的输入电压为 10V,齐纳二极管为 5V 型,电阻为 100\$\Omega\$。齐纳二极管会将 \$V_{OUT}\$ 设置为 5V,因此通过电阻器的电流将为 \$I = \frac{10V - 5V}{100\Omega } = 50mA\$。当您在输出端加载负载时,例如 500\$\Omega\$,齐纳二极管仍将输出保持在 5V,因此 R 仍有 50mA 通过它,但部分电流将通过负载:\$I_L = \frac{5V}{500\Omega} = 10mA\$,因此只有 40mA 通过齐纳二极管。对于较低的负载电阻,通过负载的电流会增加,从齐纳二极管中带走电流,直到它剩下的电流太少而无法正确调节 \$V_{OUT}\$。示例中的 50mA 不是随机选择的;它通常是指定齐纳电压的电流(尤其是对于较旧的齐纳二极管)。更现代的齐纳二极管可以在远低于 1mA 的电流下工作。如果 \$R_L\$ 小于 100\$\Omega\$,电阻分压器 \$R/R_L\$ 会将 \$V_{OUT}\$ 拉至齐纳电压以下,齐纳将不再发挥作用,\ $V_{OUT}\$ 将降至 5V 以下。
到目前为止,用于负载调节。
线路调节说明调节器如何对输入电压的变化作出反应。让我们以 500\$\Omega\$ 负载为例,并将输入电压降低到 9V。通过齐纳管,输出电压仍保持在 5V,因此通过负载的电流保持 10mA,但通过 R 的电流将为 \$I = \frac{9V - 5V}{100\Omega } = 40mA\$,并且因此通过齐纳二极管的电流为 30mA。同样,输入电压可能会降低到齐纳管剩余电流太少而无法正常工作的程度。输入电压的上限由允许通过齐纳二极管和 R 的最大电流决定。
这种电压调节很简单,但不是很好。线路调节差,这意味着当输入电压增加/减少时,输出电压仍然会有一点变化。与负载调节相同:输出电压会随着负载的变化而变化。并且与最大负载相比,齐纳二极管的损耗相当大,因此效率不高。像LM78Lxx这样的小型集成稳压器始终是更好的选择。
看齐纳二极管曲线。您会看到器件在反向偏置时在齐纳电压下击穿并导通。当与电阻器一起使用时,该属性将在一定范围的输出电流内将输出电压固定在击穿电压,而电压变化相对较小。它还将针对输入电压的变化稳定输出。
严格来说,稳压二极管是低压器件(最高约5V6)。较高电压的二极管具有不同的工作模式,称为雪崩二极管。不过,这两种类型通常都称为齐纳二极管。