齐纳二极管是并联稳压器,这意味着它是与实际负载并联的负载。
齐纳电压为 6 V,因此您需要更多的电压来允许串联电阻 R 两端的电压降。如果输入电压恒定,例如 8 V,如果 6 V 也是恒定的,R 将看到恒定电流. 这就是欧姆定律:V = R×一世。
正如我们将看到的,您的负载可能在 500 Ω 和 20 kΩ 之间变化,这对于齐纳二极管来说是一个很宽的范围。然后通过负载的电流将在 300 µA 和 12 mA 之间变化。所以我们必须至少计算 12 mA 的 R 加上一些齐纳二极管的 R,比如说 10 mA。那是 22 mA,如果我们假设 8 V 输入,那么我们的 R 将为 90 Ω。
齐纳二极管的 10 mA 是正确调节所必需的。如果电流过低变化可能会导致相当大的电压变化。正如您所见,在 500 Ω 的最大负载时,稳压器的效率仅为 50 % 左右;您通过齐纳二极管的电流与通过负载的电流相同。在最小负载时,它真的很糟糕:齐纳二极管将从负载中取出 12 mA 电流,总共有 22 mA,而负载只有 300 µA。效率只有 1.3 %!这就是为什么不建议将齐纳二极管用于负载变化如此之大的原因。
为什么齐纳二极管会从负载中取出 12 mA 电流?如果不是,R 将仅获得 10 mA 而不是 22 mA,并且对于 7.1 V 输出,电压降将为 900 mV。齐纳电压迫使总电流为 22 mA。
所以齐纳电流会随着负载的变化而变化,但也会随着输入电压的变化而变化,因为如果 8 V 变为 9 V,那么总电流将变为 (9 V - 6 V)/90 Ω = 33 mA。如果负载需要其中的 12 mA,则通过齐纳二极管有 21 mA。
您的齐纳二极管将使电压保持在 6 V 左右,但是随着这些不断变化的电流,您无法期待奇迹:6 V 不会保持恒定。齐纳二极管不是一个好的电压调节器。
更好的解决方案是TL431(Russell!;-))。通过更好的监管,这已经更加稳定,而且成本几乎不超过齐纳二极管。
但真正的解决方案当然是串联稳压器。78L06是一个 6 V/100 mA 部件,易于使用:一个输入引脚、一个输出和一个公共接地。为输入和输出添加电容器,您就可以设置了。
在向问题添加要求后进行编辑
如果您只能使用齐纳二极管,则必须放宽您的要求。10 mV 的精度是绝对不可能的。这小于 0.2 %,而1N5233一开始就有 5 % 的容差,数据表给出的齐纳阻抗最大为 7 Ω。这意味着 12 mA 的齐纳电流差异将产生 84 mV 的差异,即另外 1.4 %。