Jak dioda Zenera i rezystor regulują napięcie?

Mam problem ze zrozumieniem prostego regulatora napięcia, który można zbudować za pomocą diody Zenera (z sekcji 2.04 w Art of Electronics). Wiem, że lepiej byłoby użyć wzmacniaczy itp., Ale staram się po prostu zrozumieć, jak działa ten obwód.

Naprawdę nie rozumiem, jak działa obwód, ale zgaduję, że gdy obciążenie zostanie przyłożone do wyjścia, to odprowadza prąd ze źródła (Vin), a zatem powoduje spadek napięcia? W jaki sposób dioda Zenera pomaga utrzymać napięcie, a tym samym sprawia, że ​​obwód ten działa jak regulator?

Spójrz na krzywą diody Zenera. Zobaczysz, że urządzenie psuje się pod napięciem Zenera, gdy jest odwrócone i przewodzi. Ta właściwość ustali napięcie wyjściowe na poziomie napięcia przebicia w zakresie prądów wyjściowych, gdy jest stosowane z rezystorem, przy stosunkowo niewielkich zmianach napięcia. Ustabilizuje również moc wyjściową przed zmianami napięcia wejściowego.

Ściśle mówiąc, diody Zenera są urządzeniami niskiego napięcia (do około 5 V6). Te o wyższym napięciu mają inny tryb działania i są nazywane diodami lawinowymi. Oba typy są jednak powszechnie nazywane Zenerami.

Załóżmy, że napięcie wejściowe wynosi 10 V, prąd zenera to 5 V, a rezystor to 100 . Zener ustawi V O U T na 5 V, dzięki czemu prąd przez rezystor wyniesie I = 10 V - 5 $\Omega$$V_{OUT}$$I = \frac{10V - 5V}{100\Omega } = 50mA$$\Omega$$I_L = \frac{5V}{500\Omega} = 10mA$$V_{OUT}$$R_L$$\Omega$$R/R_L$$V_{OUT}$$V_{OUT}$
.

$\Omega$$I = \frac{9V - 5V}{100\Omega } = 40mA$

Ten rodzaj regulacji napięcia jest bardzo prosty, ale niezbyt dobry. Regulacja linii jest słaba , co oznacza, że ​​napięcie wyjściowe nadal będzie się nieco różnić, gdy napięcie wejściowe wzrośnie / spadnie. To samo z regulacją obciążenia : napięcie wyjściowe będzie się zmieniać przy różnych obciążeniach. W porównaniu z maksymalnym obciążeniem w zeneru występuje dość duża strata, więc nie jest on zbyt wydajny . Mały zintegrowany regulator, taki jak LM78Lxx, jest zawsze lepszym wyborem.