Potencia del diodo Zener

Creo que hay que considerar dos situaciones. En el modo de conducción discontinua, toda la energía en el inductor (idealmente) se disipa por el zener cada período de apagado.

La corriente en el inductor aumenta a medida que i (t) = tV / L, por lo que la energía al final del tiempo de carga \ $ t_ {ON} \ $ on is

E = \ $ \ frac {t_ {ON} V ^ 2} {2L} \ $

En el modo de conducción continua todavía hay algo de corriente que fluye en el inductor al final del período de apagado, por lo que la corriente aumenta linealmente desde la corriente inicial y la energía que entra en el zener es proporcional a las diferencias de los cuadrados de Las corrientes iniciales y finales. Así que en estado estable hay una cantidad constante de energía almacenada en el inductor al final de cada tiempo de apagado.

Rev A.

El símbolo utilizado es un diodo Schottky Power, que son abrazaderas de tipo Avalanche pero como los Zeners usan la misma notación para la corriente, \ $ i_Z \ $

Aunque la energía almacenada en corriente en el Inductor se libera en el Zener E = ½ LI², I (t) es una rampa y no es constante.

  

¿Pero qué es la disipación de poder?

Sin embargo, sabemos cuando el transistor está apagado, Iz = IL y por ahora, si permitimos que Vce (sat) = 0, el voltaje a través del inductor = 5 V, la entrada de energía final mientras la rampa alcanza un pico de corriente , Ip es P = ½ VIp (el triángulo es la mitad del área del cuadrado del producto VI)

El Zener descargará la corriente más rápido pero con un voltaje de paso rápido y un tiempo de caída de rampa triangular. {editar} El tiempo de descarga depende de la relación de voltaje. Los tiempos de rampa del inductor serán iguales cuando el voltaje en el inductor sea igual y con polaridad opuesta o Vz = 2Vcc

V = LdI / dt y tanto L como dI = Ip son constantes en el momento Tu = dt de rampa de corriente para el tiempo de rampa descendente, Td.

La duración del tiempo de descarga Td = Vcc / Vz * T \ $ Td / Tu = \ dfrac {Vz-Vcc} {Vcc} \ $

Ya concluimos Vdt = LIp = algún valor fijo.

Aunque el dopaje semiconductor de los diodos de avalancha es más ligero, tiene un voltaje de ruptura más alto, es más rápido y tiene un mecanismo de conducción diferente, la notación para dichos diodos a menudo sigue utilizando \ $ i_Z \ $ .

Prueba de simulación

 Otrainformación

Establece un par de parámetros primero:

1. Vz > VCC
2. I (L) es la corriente de estado estable

I (L) = VCC / Inductor_Resistance

La energía almacenada en el circuito magnético es:

E (julios) = 1/2 * L * I ^ 2

Esta es la energía total disipada en cada transición de encendido / apagado.

Necesita valores para L, R, VCC, Vz y tasa de repetición de encendido / apagado, luego puede calcular el tiempo necesario para descargar la energía almacenada en el inductor y la potencia disipada en el Zener y la serie R.

Con el Zener tiene una disipación instantánea igual a (Vz - Vcc) * I (L), por lo que cuanto mayor sea el valor de Vz, más rápido disipará la energía en el inductor.

En esta nota de aplicación de Maxim y ST Appnote . Describen el uso de una combinación Zener / FET, pero la fórmula funciona solo para un Zener.

Actualización: Es interesante ver el impacto en el tiempo necesario para disipar la energía almacenada del inductor. A continuación se muestran las tres configuraciones comunes:

1. Un diodo a través del inductor
2. Un zener más un diodo a través del inductor (algunos usan TVS)
3. Un zener en serie con el inductor

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Para los valores de los componentes que utilicé, las formas de onda muestran que la configuración B proporciona el tiempo más corto para disipar la energía en L, ya que SOLO está disipando la energía en L.

En la configuración B, el Zener disipó dos veces la energía almacenada en L, ya que debe disipar una cantidad igual de energía de la fuente de alimentación.

En la configuración C, la energía se disipa principalmente en la resistencia asociada con L, por lo que el tiempo es de aproximadamente 5 (LR).