Fig. 1 Typische zener diode schakeling.
Geactualiseerd, herzien oktober 2016. Hierin wordt de basiswerking van Zener-diodes en hun gebruik als spanningsregelaars verkend. Ze zullen worden gebruikt in combinatie met gemeenschappelijke bi-polaire transistoren om de uitgangsstroom op te voeren en kunnen worden gebruikt voor spanningsregelaars in de echte wereld door studenten en hobbyisten. Het volgende is alleen voor informatieve doeleinden en wordt geleverd zonder garantie.
Gerelateerd – Experimenten met TL431A Shunt Regulator een type variabele Zener diode.
YouTube video: Zener Diode Tutorial.
Een Zener diode is een solid state apparaat met twee aansluitingen dat in voorwaartse richting zal geleiden en zich zal gedragen als elke andere silicium diode. Zener diodes worden altijd gebruikt in hun omgekeerde bias modus ontworpen om af te breken bij een bepaalde spanning. Fig.1 illustreert een basis Zener diode verbinding.
Z1 en Rs staan in serie terwijl een 200 Ohm belastingsweerstand RL parallel aan Z1 staat. Onze totale stroom (Is) loopt door Rs en verdeelt zich door Z1 (24mA) en RL (51mA). Z1 van 10,2 volt handhaaft een constante spanning over RL terwijl de Vin varieert over een bepaald bereik. Als Vin daalt tot 14 volt daalt de zenerstroom Iz om de spanning op RL te handhaven. Neemt Vin toe tot bijvoorbeeld 18 volt, dan neemt de zenerstroom Iz toe om de spanning over RL te handhaven.
Op elk moment is de spanningsval over Z1 plus Rs altijd gelijk aan de voedingsspanning Vin, terwijl de spanning over RL dus IL constant is. Als Rs te klein is, zal Z1 oververhit raken. Als Rs te groot is, hebben we niet de minimale stroom Iz om de spanning geregeld te houden. Let op het volgende:
Is = Iz + IL = 24mA + 51mA = 75mA;Rs = VRs / Is = 5.8V / 75mA = 77 Ohms.
De volgende vraag wordt, hoeveel stroom kan deze schakeling leveren aan een belasting? Laten we het probleem eens bekijken.
Fig.2
In Fig. 2 hebben we een goed werkende Zener diode regulatie schakeling bij Z1 = 5,1 volt met een 10 volt voeding. Maar wat gebeurt er als we de belasting van RL verhogen? Merk op dat we, om goed te werken, een minimum waarde van Iz moeten aanhouden.
Fig. 3
In Fig. 3 hebben we RL verlaagd van 200 Ohm naar 150 Ohm, waardoor IL toeneemt. Terwijl de totale stroom door Rs gelijk blijft, gaat een deel van de stroom voor Z1 (Iz) naar RL en we zitten op het randje van geen spanningsregeling.
Fig. 4
In Fig. 4 is RL nu 100 Ohm en heeft zoveel stroom onttrokken aan Z1 dat we helemaal geen spanningsregeling meer hebben. Deze opstelling is bijna waardeloos als een voeding op zich, behalve bij lage stromen. Daarom gebruiken we transistors in combinatie met zenerdiodes.
Fig. 5
Om de vermogensbeperkingen te omzeilen gebruiken we een serie-pass transistor. In Fig. 5 “vermenigvuldigt” een NPN-transistor met een Hfe of DC-versterking van 100 in feite 1 mA van de Zener-resistorschakeling tot 100 mA. De reden waarom ik een zener van 5,6 volt heb gebruikt is om de daling van 0,6 V over de B-E junctie van Q1 te compenseren. Ja, je hebt de 100uF condensator nodig om ervoor te zorgen dat de rimpeling van de voeding geen problemen veroorzaakt. Naarmate we meer belastingstroom trekken, is 99% van de stroom afkomstig van Q1.
Fig. 6
In Fig. 6 gebruiken we twee NPN-transistors in een Darlington-configuratie om de stroomoutput op te voeren tot 1 ampère via een belasting van 12 Ohm. Ik moest naar een 13,2 volt Zener gaan om de spanningsverliezen over de twee B-E juncties te compenseren.
Fig. 7
In Fig. 7 gebruiken we een Darlington zoals een TIP120 om de stroomoutput op te voeren tot 1 amp door een belasting van 12 Ohm.
Fig. 8
In Fig. 8 hebben we een Zener diode regulator voor een negatieve polariteit stroomvoorziening. De NPN transistor werd vervangen door een PNP transistor, en de polariteit van de Zener diode en de 100uF condensator werden omgedraaid. Alle stromen werden ook omgedraaid.
Dat voltooit deze inleiding tot spanningsregeling op basis van zenerdiodes.
Tutorial: Transistor-Zener Diode Regulator Circuits
Tricks and Tips for the LM78XX Series Voltage Regulators
Basic Power Supply Rectification Tutorial
- New Nov. 2014
- Gebruik van de ULN2003A Transistor Array met Arduino YouTube
- ULN2003A Darlington Transistor Array met Circuit Voorbeelden
- Gebruik van de TIP120 & TIP120 Darlington Transistors met Arduino YouTube
- Tutorial met behulp van TIP120 en TIP125 Power Darlington Transistors
- Driving 2N3055-MJ2955 Power Transistors met Darlington Transistors
- Power MOSFETS gebruiken met Arduino YouTube
- N-Channel Power MOSFET Switching Tutorial
- P-Channel Power MOSFET Switch Tutorial
- PNP Bipolaire Transistors gebruiken met Arduino, PIC YouTube
- Met behulp van NPN Biploar Transistors met Arduino, PIC YouTube
- Begrijpen van Bipolaire Transistor Schakelaars
- Hoe bouw je een Transistor H-Bridge voor Arduino, PIC YouTube
- Bouw een High Power Transistor H-Bridge Motor Control
- Bouw een Power MOSFET H-Bridge voor Arduino, PIC YouTube
- H-Bridge Motor Control met Power MOSFETS
- Meer Power MOSFET H-Bridge Circuit Voorbeelden
- Basic Triacs en SCRs
- Constant Current Circuits met de LM334
- LM334 CCS Circuits met Thermistors, Fotocellen
- LM317 Constante stroombronschakelingen
- TA8050P H-Bridge Motorregeling
- Alle NPN Transistor H-Bridge Motor Control
- Basic Triacs en SCRs
- Comparator Theory Circuits Tutorial
- Constant Current Circuits with the LM334
- LM334 Constant Current Source with Resistive Sensors
- LM317 Constant Current Source Circuits
- Introductie Hall Effect Switches, Sensoren, en schakelingen
- Ratiometrische Hall-effectsensoren gebruiken
- Pulsbreedtemodulatie vermogensregeling voor microcontrollers
- Inleiding PIC12F683 programmeren
- Basis Transistor Driver Circuits voor Micro-Controllers
- Opto-Isolated Transistor Drivers voor Micro-Controllers
- Bijgevoegd nov. 16, 2014
- ULN2003A Darlington Transistor Array with Circuit Examples
- Tutorial Using TIP120 and TIP125 Power Darlington Transistors
- Driving 2N3055-MJ2955 Power Transistors with Darlington Transistors
- Understanding Bipolar Transistor Switches
- N-Channel Power MOSFET Switching Tutorial
- P-Channel Power MOSFET Switch Tutorial
- H-Bridge Motor Control with Power MOSFETS
- More Power MOSFET H-Bridge Circuit Examples
- Bouw een High Power Transistor H-Bridge Motor Control
- Build a High Power Transistor H-Bridge Motor Control
.Bridge Motor Control
- Comparator Theory Circuits Tutorial
- Arduino Projects Revisited Revised
- Schematic voor volgende projecten
- Programmeren ADS1115 4-Kanaal I2C ADC met Arduino
- Arduino gebruikt ADS1115 met TMP37 om temperatuur te meten
- Arduino aansluiten op I2C Liquid Crystal Display
- Arduino leest temperatuursensor geeft temperatuur weer op LCD-display
- Arduino met MCP4725 12-bit digitaal-naar-analoog converter Demo