Jak wykonać „diodę Zenera” – napięcie odniesie

Jak wykonać „diodę Zenera” – napięcie odniesienia
1k
1k
1k
8V
LED
1k
1.7V
1k
3.3V
do 56V
0.6V
BC547
dioda LED czerwona = 1.7V
dioda LED zielona= 2.3V
Z (napięcie
= 3V3 do 56V)
2.9V
LED
1k
ZD=12V
c
BC547
nap. Z=12.6V
e
c
b
BC557
1.2V
0.6V
5V
1-3mA
4k7
b
e
10k 10k
c
BC547
1k
BC557
1k
9V-15V
270R
9V-15V
5V
5-15mA
4k7
e
c
b
b
10k
e
10k
10V6 dioda Zenera @20W
10V
Dioda Zenera mocy
1k
2N3055
Rys. 1
Diody Zenara, ze względu na swą charak- odniesienia) precyzyjne, aczkolwiek do wielu
terystykę, są często stosowane, jako źródła zastosowań adekwatne.
napięcia odniesienia. Na poniższych rysunkach
Jeśli potrzebujemy napięcia ok. 8V, można
pokazano rozwiązania alternatywne, mogące wykorzystać „napięcie przebicia” (breakdown
zastąpić „zenerkę”, np. w sytuacji, gdy potrzebu- voltage) złącza baza-emiter tranzystora BC547.
jemy napięcia spoza typoszeregu diod Zenera. Ograniczając prąd do kilku – kilkunastu miNależy zaznaczyć, iż nie są to źródła (napięć liamper, przebicie takie jest bezpieczne. Nie
uszkadza tranzystora, i otrzymujemy „stromą
SERWIS ELEKTRONIKI
Jak wykonać „diodę Zenera” – napięcie odniesienia
charakterystykę” jak w przypadku diody Zenera.
Jeśli potrzeba niskiego napięcia (ok. 2V), można
wykorzystać nieliniowość charakterystyki diody
LED.
Czerwone mają ok. 1.7V, zielone diody LED
ok. 2.3V. Skrajnie niskie napięcie uzyskamy ze
zwykłej diody. W zależności od prądu polaryzacji, ok. 0.6 do 0.7V. Kolejny rysunek, to dioda
Zenera. Dostępne są w zakresie napięć 3.3 do
56V (aczkolwiek, jako elementy zabezpieczenia,
produkowane są diody o napięciu przebicia do
200V ; np. R2M). Kolejne 3 przykłady na poniższym rysunku, to łączenie w szereg elementów
o charakterystyce progowej (silnie nieliniowej).
A więc, „zenerki” plus diody zwykłe, ewentualnie plus diody LED. Należy pamiętać, iż
dynamiczne impedancje dodają się, jak również
niestabilności wywołane np. zmianami temperatury. Przeciwne współczynniki temperaturowe
łączonych w szereg elementów, pozwalają na
wzajemną kompensację, uzyskując wypadkowy
współczynnik temperaturowy lepszy, aniżeli
w przypadku np. „zwykłej zenerki”. Przykłady
z dwoma tranzystorami symulują diodę Zenera
o napięciu ok. 5V. W istocie, odniesieniem jest
napięcie baza-emiter tranzystora pnp (BC557).
Przemnożenia dokonuje dzielnik rezystorów 4k7/39kΩ. Proste przeliczenie pokazuje,
iż „kolano charakterystyki” uzyskamy na 5-ciu
voltach, gdy BC557 „otwiera” już przy 0.55V na
bazie (względem emitera). Tak mała wartość jest
rozsądna, z uwagi na duże wzmocnienie układu
dwu tranzystorów łącznie. Kalibracji napięcia
„tak utworzonej zenerki” można dokonać dobie-
rając 3-ci rezystor (tu 10kΩ). Jego zmniejszenie,
przesunie punkt pracy pierwszego tranzystora
(pnp), na charakterystyce baza-emiter (nieco
powyżej 0.55V), którą to wartość należy przemnożyć przez dzielnik (39+4.7)/4.7= ok. 9.3.
Układ z pierwszego schematu (na rysunku 1 na początku), pozwala czerpać jedynie
ok. 1 do 3mA z tak utworzonego źródła napięcia
odniesienia. Chcąc „czerpać więcej”, należy
zmniejszyć rezystor polaryzujący cały układ
(dwu tranzystorów). W przypadku zasilania
z napięcia 9-15V, i zmniejszając wartość tego
rezystora z 1k do 270R, z takiej „zastępczej
zenerki” można (ale i należy) pobierać prąd ok.
5 do 15mA.
Ostatni przykład na załączonym na początku
rysunku, to dioda Zenera mocy. Wypadkowe napięcie zostanie podniesione (względem zenerki
10V), jedynie o ok. 0.6V (napięcie baza-emiter
2N3055), natomiast niemal cały prąd, a więc
i moc, przejmie tranzystor. Na tak utworzonym
źródle napięcia odniesienia, można wydzielić
do 20wat mocy, co odpowiada prądowi ok. 2A.
Chłodzenie należy zapewnić tranzystorowi,
gdyż na nim niemal „całe ciepło” się wydzieli.
Większy sens takiego układu, jest w przypadku zabezpieczenia nim „linii napięcia” przed
podniesieniem, powyżej ustalonej bezpiecznej
wartości (na przykład, na wyjściu zasilacza).
Wtedy, w poprawnych warunkach, nie będzie
żadnych strat mocy, zaś w przypadku awarii
„Power Zener” jest w stanie na siebie wziąć nadwyżkę mocy, nie dopuszczając do podniesienia
napięcia, i chroniąc zabezpieczany obwód.
opr. Karol Świerc
SERWIS ELEKTRONIKI