Cómo seleccionar la resistencia de serie para un diodo Zener

Primero, debe tener en cuenta que cada diodo (Zener) tiene una potencia nominal. A partir de esta potencia nominal, puede calcular una corriente máxima para el diodo. Por ejemplo, si un diodo Zener tiene una potencia máxima de \ $ 1 ~ \ text {W} \ $, y una calificación de voltaje de \ $ 2 ~ \ text {V} \ $, la corriente máxima a través del diodo debe ser \ $ 0.5 ~ \ text {A} \ $. Si desea conectar este diodo a un suministro de voltaje de \ $ 5 ~ \ text {V} \ $, entonces necesita algo (una resistencia) que cree una caída de voltaje de \ $ 3 ~ \ text {V} \ $ :

$$ R = \ frac {5 ~ \ text {V} - 2 ~ \ text {V}} {0.5 ~ \ text {A}} = 6 ~ \ Omega $$

La potencia nominal de esta resistencia debe ser al menos \ $ P_R = I ^ 2 R = 1.5 ~ \ text {W} \ $.

Ahora, desea colocar algo de carga en paralelo al diodo Zener. Esto reducirá la corriente a través del diodo, lo que resultará en un voltaje más bajo. Para calcular el punto de operación exacto, es decir, la caída de voltaje en el diodo Zener, necesitamos más información sobre este diodo, como sus características estáticas \ $ U \ $ - \ $ I \ $.

En cuanto a la hoja de datos del diodo 1N4681, puede ver que su voltaje máximo es \ $ V _ {\ max} = 2.52 ~ \ text {V} \ $, y su voltaje mínimo es \ $ V _ {\ min} = 2.28 ~ \ text {V} \ $. La tensión de funcionamiento real dependerá de la corriente a través del diodo, que depende de la resistencia en serie, así como de la carga que está en paralelo al diodo. También puede ver que la corriente máxima es \ $ I _ {\ max} = 0.095 ~ \ text {A} \ $. La tensión máxima se produciría para la corriente máxima a través del diodo. También tenga en cuenta que la potencia nominal de \ $ 100 ~ \ Omega \ $ resistor debe ser al menos \ $ 1 ~ \ text {W} \ $.

He revisado su modelo: todo está bien, excepto el parámetro \ $ R_S \ $ en el diodo. Cambie este parámetro a \ $ 0 ~ \ Omega \ $, y todo estará bien. Para este diodo en particular, es posible que desee establecer la resistencia de la serie en \ $ 80 ~ \ Omega \ $.

La caída de voltaje en el diodo Zener en la región de voltaje de ruptura se puede aproximar usando una función lineal, de la siguiente manera:

$$ V_D (I_D) = k I_D + c $$

donde \ $ k \ $ y \ $ c \ $ son los parámetros del diodo. La ecuación de voltaje para el sistema es la siguiente:

$$ V_S = I R + V_D (-I), \ quad I_D = -I, $$

donde \ $ V_S \ $ es la fuente de voltaje, \ $ I \ $ es la corriente del sistema y \ $ R \ $ es la resistencia de la serie. Combinando estas dos ecuaciones, obtenemos las características \ $ U \ $ - \ $ I \ $ static del sistema:

$$ V_S = I (R-k) + c $$

Para un diseño óptimo, debes saberlo;

• Iout Min / Max
• Vout Min / Max

• Vin Min / Max

  • también Zener Pd vs límite de aumento de temperatura y ESR o Rs de Zener son útiles para la caída baja R si la caída baja V
  • Pero en general, la corriente Zener debe disipar solo la diferencia entre Iout max-min. más la corriente mínima para permanecer regulado para Vmin.

Por lo tanto, en Imax out, Zener utiliza la corriente mínima para Vmax y cuando en Imin, el Zener debe disipar el calor máximo de VI para Vout max.

• por ejemplo Imax 0.1A, Imin = 0.09A Iz = 20mA @ 4.7V @ 19Ω por lo tanto, 4.5V@Iz=10mA

• Si Vmin = 4.5 entonces Iz = 10mA + (100mA-90mA) = 20mA

  • Pero si Iout min = 0, Iz = 10mA + 100mA. n.g. ya que Iz max = 75mA @ 400mW

Para elegir la resistencia de balasto correcta, debes comenzar con cuatro cosas:

1. La tensión de alimentación, \ $ V_S \ $
2. La carga actual, \ $ I_L \ $
3. El voltaje Zener, \ $ V_Z \ $
4. La prueba actual de Zener, \ $ I_Z {} _ T \ $

El circuito básico se muestra a continuación y muestra las corrientes en las distintas partes del circuito.

\ $ I_Z {} _ T \ $ es la corriente de prueba Zener, y es la corriente a través del Zener que garantiza la caída de voltaje especificada en el Zener.

\ $ I_L \ $ es la carga actual, y se elige R1 para que

$$ R1 = \ frac {V_S-V_Z} {I_Z {} _ T + {I_L}} $$

D1 es un regulador de derivación, y R1 proporciona una fuente de corriente casi constante, por lo que si la corriente de carga disminuye, el Zener desvía esa cantidad de corriente "perdida" a tierra para que el voltaje a través de la carga permanezca constante. p>

Por ejemplo, si la carga actual cae a 19mA, \ $ I_Z \ $ aumentará a 21mA.

Lo contrario también es cierto, ya que si la corriente de carga aumenta a 21mA, \ $ I_Z \ $ caerá a 19mA.

Lo contrario es cierto si \ $ V_S \ $ cambia, con \ $ I_Z \ $ aumentando cuando \ $ V_S \ $ aumenta y cayendo cuando \ $ V_S \ $ cae.

Al final de todo esto es lo que sucede si su carga falla al abrirse y \ $ V_S \ $ es el peor de los casos.

En ese caso, el Zener estaría disipando $$ P = IE = 40mA \ veces 4.7V = 188 \ text {milliwatts} $$, entonces, ya que es capaz de disipar medio vatio, debería ser seguro. p>