Elektronika, lab 6, teoria I tak nie zdamy. Dioda Zenera

Elektronika, lab 6, teoria
Dioda Zenera - odmiana diody półprzewodnikowej, której
głównym parametrem jest napięcie przebicia złącza p-n.
Po przekroczeniu napięcia przebicia ma miejsce nagły,
gwałtowny wzrost prądu. W kierunku przewodzenia
(anoda spolaryzowana dodatnio względem katody)
zachowuje się jak normalna dioda, natomiast przy
polaryzacji zaporowej (katoda spolaryzowana dodatnio
względem anody) może przewodzić prąd po przekroczeniu określonego napięcia na złączu, zwanego
napięciem przebicia (na wykresie 17,1V)
Cechy charakterystyczne diod Zenera:




przebicie nie powodujące uszkodzenia diody
dokładnie określone napięcie przebicia, z niewielką tolerancją
mała rezystancja dynamiczna
zapewnia gwałtowne przejście do stanu przebicia
Stabilizator napięcia – układ, którego zadaniem jest utrzymanie na wyjściu stałego napięcia lub
prądu niezależnie od obciążenia układu i wahań zasilania. W stabilizatorach stosuje się obwody
ujemnego sprzężenia zwrotnego, poprzez które porównywane jest napięcie wyjściowe z wzorcowym
źródłem napięcia. W wyniku porównania powstaje sygnał sterujący, który reguluje stabilizator tak
aby zapobiegać niepożądanym zmianom napięcia na wyjściu.
Podział stabilizatorów napięcia

Liniowe
Początkowo były oparte na np. diodach Zenera czy tranzystorach. Z czasem rozpoczęto
wykorzystywanie układów scalonych do ich budowy, mających lepsze parametry pracy podczas
obciążenia i przy nadmiernym wzroście temperatury.
o
Parametryczne:
Stabilizatory parametryczne wykorzystują nieliniowe charakterystyki napięciowo-prądowe
elementów użytych do budowy stabilizatora. Najczęściej wykorzystywanym elementem
stabilizującym w stabilizatorze parametrycznym jest dioda Zenera.
o
Kompensacyjne (układy ze sprzężeniem zwrotnym):
Stabilizatory kompensacyjne w procesie stabilizacji porównują napięcie stabilizowane z
wzorcowym i w przypadku ich różnicy tak działają na element sterujący, że kompensuje on zmiany
napięcia wyjściowego. Jeżeli wskutek zmiany np. napięcia U1 zmieni się napięcie stabilizowane U2, to
wówczas układ porównująco-wzmacniający przekaże różnicę między napięciem odniesienia Us i
napięciem U2 do sterownika, który powodować będzie kompensację zmiany napięcia U2.

Impulsowe
Stabilizatory impulsowe utrzymują na wyjściu średnią wartość napięcia poprzez okresowe włączanie i
wyłączanie elementu regulacyjnego. Napięcie jest kontrolowane w wyniku czego uzyskuje się
napięcia o wymaganych parametrach. Charakteryzują się dużą sprawnością – 70-90%, niemal
I tak nie zdamy.
Elektronika, lab 6, teoria
niezależną od różnicy napięcia wejściowego i wyjściowego. Ich konstrukcja wymaga stosowania
elementów np. w postaci kondensatorów, które mogą wprowadzać zakłócenia.
Oczywiście to nie wyczerpuje wszystkich możliwości, gdyż pozostaje jeszcze podział na stabilizatory
regulowane, stałe, dodatnie, ujemne, zmniejszające wartość napięcia (step-down), zwiększające
wartość napięcia (step-up) itd.
Parametry pracy stabilizatorów
o
o
o
o
Nominalne napięcie wyjściowe i jego tolerancja
Umowne maksymalne natężenie wyjściowe. Układ stabilizatora ogranicza prąd, lecz
może on się nieznacznie zmieniać w zależności od np. temperatury
Zakres dopuszczalnych zmian napięcia wejściowego od Uinmin do Uinmax
Minimalny spadek napięcia pomiędzy wyjściem a wejściem stabilizatora – potrzebny
do właściwej stabilizacji napięcia wyjściowego – oznaczany jako Udo. Przy
projektowaniu trzeba zwrócić uwagę, aby w teoretycznie najgorszych warunkach
pracy (obniżone o 10% napięcie sieci, maksymalny prąd obciążenia) chwilowe
napięcie na wejściu musi być wyższe od wymaganego na wyjściu przynajmniej o
wartość Udo. Jeśli napięcie wejściowe będzie zbyt niskie stabilizator nie będzie
spełniał swojej funkcji.
o
Współczynnik stabilizacji napięciowej
o
Współczynnik stabilizacji prądowej (jak wyżej z tym że dla natężeń)
o
Rezystancja wyjściowa
o
Moc strat – maksymalna moc, która może być rozproszona
przez stabilizator w postaci ciepła, określona jako iloczyn
różnicy napięć między wejściem a wyjściem oraz prądem płynącym przez obciążenie.
Sprawność energetyczna – stosunek
mocy oddawanej do odbiornika, do
mocy pobieranej ze źródła. Wyrażana
w procentach.
Prąd spoczynkowy stabilizatora – prąd pobierany przez sam stabilizator. Zazwyczaj
wynosi od 3 do 6 mA, w przypadku starszych stabilizatorów może wzrastać nawet do
100mA.
o
o
I tak nie zdamy.
Elektronika, lab 6, teoria
I tak nie zdamy.