Dadoqueelvoltajederupturadelzenerseestableceen5v,enrealidadpenséqueelvoltajesería0,yaquevadirectamenteatierra,soloqueríaprobaruna"protección de sobretensión simple". ¿Cómo es que el voltaje es 5v en lugar de 0? Sin el diodo, el voltaje es de alrededor de 22 voltios o menos.
¿Alguien puede explicar por qué es esto y quizás dar algunos ejemplos sobre cómo solucionarlo? (Esta es la primera vez que trabajo con Zener Diodes)
¡Gracias!
Pareces estar confundiendo la acción Zener con un circuito de 'palanca'. Un Zener limitará el voltaje, mientras que un circuito de palanca provocará un cortocircuito en el suministro en caso de una sobretensión. La palanca corta generalmente solo se puede eliminar ciclando la potencia.
El diodo Zener comenzará a conducir en la dirección inversa cuando el voltaje a través de él alcance aproximadamente 5 V. A partir de ese momento, un aumento muy pequeño en el voltaje hará que pase una corriente exponencialmente mayor. Al mismo tiempo, la tensión aumentará ligeramente por encima de 5 V.
El problema con su disposición es que si el regulador puede pasar, digamos 1 A, antes de entrar en la limitación, entonces su Zener tiene que manejar toda esa potencia. \ $ P = V \ cdot I = 5 \ cdot 1 = 5 ~ W \ $. Se pondrá caliente.
Circuito Crowbar
Figura 1. Circuito Crowbar.
Este es un circuito de palanca básica. Cuando la tensión de alimentación aumenta por encima de 4,7 V, el Zener comienza a conducir. Cuando la tensión a través de R1 sea lo suficientemente alta, se activará SCR1 y quedará bastante corto el suministro. El tiristor tiene que pasar toda la corriente (1 A en nuestro ejemplo anterior) pero esta vez el voltaje a través del dispositivo es solo de aproximadamente 0.5 V, por lo que \ $ P = V \ cdot I = 0.5 \ cdot 1 = 0.5 ~ W \ $. ¡Genial!
El tiristor permanecerá encendido hasta que la corriente se reduzca a cero al interrumpir el suministro.
Lección de historia: el término protección de palanca proviene de la electrificación del tercer riel del ferrocarril. Si el instalador de líneas viera un problema y necesitara un aislamiento de emergencia de la fuente de alimentación de la vía, lanzaría su palanca para cortar el tercer riel a uno de los rieles y disparar el interruptor.
Usted mismo dijo que el voltaje de ruptura de Zener es de 5 V. Eso significa que va a restringir el voltaje inverso a 5 V. No puedo imaginar por qué cree que debería fijarlo a 0. Si desea una tensión fijada a 0, pásala por un cable.
El esquema es demasiado pequeño para leerlo fácilmente, pero parece que pones el zener en la salida de un regulador lineal. Si el regulador está tratando de apagar menos de 5 V, entonces el zener no conducirá, y podría no haber estado allí.
Si el regulador está tratando de apagar más de 5 V, entonces el regulador y el regulador lucharán entre sí. Si el zener puede manejar cualquier corriente que el regulador pueda proporcionar, entonces el voltaje se limitará a 5 V, pero tanto el zener como el regulador se calentarán. Desafortunadamente, la corriente máxima no está definida, por lo que tendrá dificultades para predecir exactamente qué sucederá.
No está claro cuál es su propósito al agregar el zener a la salida. Hay mejores formas de garantizar que el voltaje de salida no exceda algún valor.
Otros respondieron a tu pregunta, permítanme agregar que puedes hacer esto con trisiles, también conocidos como dispositivos de protección contra sobretensiones de tiristores. Se comporta como el dispositivo de palanca explicado por @transistor, pero en un solo paquete.
Es esencialmente triac controlado por voltaje sin compuerta. Le dará un voltaje cercano a cero cuando se abra, lo que si entiendo es lo que quería de su diseño.
El diodo Zener está haciendo exactamente lo que se supone que debe hacer: evita que la tensión a través de sí misma aumente por encima de su tensión nominal.
Si aplica un voltaje que aumenta lentamente a través de un diodo Zener, el diodo solo pasará una corriente extremadamente pequeña, hasta que se acerque a la tensión nominal, cuando la corriente comenzará a aumentar. Por encima de la tensión nominal, la corriente Zener aumentará rápidamente si se incrementa muy poco en la tensión, ya que Zener intenta mantener la tensión a su tensión nominal. Si la fuente de alimentación solo puede suministrar una pequeña corriente, el Zener mantendrá su voltaje nominal. Con una fuente de voltaje más potente, el Zener (o la fuente de voltaje) puede ser destruido ya que el zener consume una corriente excesiva.
El diodo Zener tiene las siguientes características
Actuará como circuito abierto cuando el voltaje a través de este sea menor que el voltaje de sujeción Vz (5 V en su caso)
Si el voltaje en este es mayor que Vz, fijará el voltaje a Vz (5V en su caso)
El punto rojo rodeado es el punto donde está operando su diodo zener. Dado que el voltaje a través de diodo > Vz, salida = 5v (tensión de sujeción del diodo Zener)