Dlaczego podłączamy rezystor przed diodą Zenera?

18

Dlaczego potrzebujemy rezystora w obwodzie diody Zenera, jak na poniższym schemacie?

Obwód Zenera

Rozumiem, że to ograniczenie prądu, ale w jaki sposób i dlaczego potrzebujemy go do diody Zenera?

Czy wybór różnych wartości rezystorów wpływa na wydajność obwodu? Kiedy więc wybieramy diodę Zenera, patrzymy w specyfikacjach na różne prądy zwrotne, które mogą przez nie przepływać. Ale jeśli można je zmienić za pomocą rezystorów, czy możemy wybrać dowolną diodę Zenera przy napięciu, nie patrząc na maksymalny prąd?

zener

— Sherby
źródło

1

Prawo napięcia Kirchoffa.

— Ignacio Vazquez-Abrams,

Odpowiedzi poniżej są dobre, myślę, że po prostu uzupełnię ten instruktaż, który zrobiłem na regulatorach Zenera Diode Shunt: instructables.com/id/Zener-Diode-Shunt-Regulator

— Kurt E. Clothier

Myślę, że ludzie pominęli odpowiedzi, że diody Zenera potrzebują minimalnego prądu do prawidłowego działania (zwykle dość dużo, przynajmniej w zakresie 2-10 mA), a to MUSI dyktować zastosowany rezystor, inny niż moc znamionowa obu komponentów, a także sprawia, że zenery są mniej przydatne jako regulator, a bardziej użyteczne jako (normalnie niska precyzja / dokładność) napięcie odniesienia bocznika.

— KyranF

27

Zamiast wybierać opcję „brak rezystora”, zastanów się, co się stanie, jeśli użyjemy rezystorów o różnych (niższych) wartościach i przyjrzymy się wzorowi. Gdy zmniejszamy wartość rezystora, prąd przez zenera będzie rósł. Nawet jeśli źródło napięcia nie jest idealne, energia rozproszona przez Zenera spowoduje awarię z powodu przegrzania.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

— JIm Dearden
źródło

Dziękujemy za odpowiedzi, czy wybór różnych wartości rezystorów wpływa na wydajność obwodu? Kiedy więc wybierasz zennera, patrzymy na różne prądy zwrotne w specyfikacjach, które mogą przez nie przepływać. ale jeśli można je zmienić za pomocą rezystorów, czy możemy wybrać dowolny zenera przy napięciu, nie patrząc na maksymalny prąd?

— Sherby,

@Sherby, zapoznaj się z moją zaktualizowaną odpowiedzią, aby rozwiązać Twój komentarz.

— Alfred Centauri,

16

Prąd przepływający przez rezystor jest zgodnie z prawem KVL i Ohma:

$\dfrac{V_{IN} - V_Z}{R_S}$

$R_S$

$\dfrac{1}{12}A$

Od komentarza do innej odpowiedzi:

czy możemy wybrać dowolny zenera przy napięciu, nie patrząc na maksymalny prąd?

Celem odpowiedzi Jima i mojej jest podkreślenie rozpraszania mocy związanej z diodą Zenera.

Ponieważ nasze odpowiedzi są w tym względzie niewystarczające, rozważ następujący fragment arkusza danych diody Zenera:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

$P_D = 500mW$ .

$V_Z$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{P_D}{V_Z}$

$V_Z = 5.1V$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{0.5W}{5.1V} = 98 mA$

— Alfred Centauri
źródło

5

Ani zasilacz, ani dioda Zenera nie są idealne. Zasilacz ma bardzo niską impedancję wyjściową, a dioda Zenera ma niezerową impedancję. Bez rezystora szeregowego oznacza to:

Prąd diody Zenera będzie bardzo wysoki
Napięcie na diodzie Zenera będzie wyższe niż określone ze względu na jej wewnętrzny opór
$P_{dissipated}=V_{zener}×I_{zener}$

— jippie
źródło

Dziękujemy za odpowiedzi, czy wybór różnych wartości rezystorów wpływa na wydajność obwodu?

— Sherby,

2

Tak, wpływa to na wydajność. Musisz zrównoważyć zmienny prąd obciążenia rezystorem szeregowym. Zenera pochłania prąd, którego obciążenie nie tonie. Więc naprawdę chcesz poznać minimalne i maksymalne prądy wyjściowe i dowiedzieć się, jaki powinien być zener i rezystor szeregowy. W przypadku zwykłych zenerów o niskiej mocy potrzebujesz minimalnego prądu zenera o wartości około 1-5 mA dla dobrej regulacji. Maksymalny prąd zenera można obliczyć na podstawie określonej mocy i napięcia zenera.

— jippie

2

Jaki jest cel używania Zenera? Krótka odpowiedź: aby zapewnić napięcie Vz, które nie jest zbyt wrażliwe na zmiany obciążenia (niska dynamiczna rezystancja wyjściowa) - i które można uzyskać z innego źródła napięcia Vo, które albo jest większe i / lub zmienia się zbytnio w czasie.

Pamiętając o KVL, potrzebujemy części, która może wytworzyć różnicę Vo-Vz . Służy temu rezystor szeregowy z diodą Zenera

— LvW
źródło