Come si crea un semplice regolatore di tensione?
Comprensione delle basi
* Diodo Zener: Un tipo speciale di diodo che conduce corrente in bias inversa, fornendo una tensione stabile attraverso i suoi terminali.
* Regolazione della tensione: Il processo di manutenzione di una tensione di uscita costante nonostante le variazioni della tensione di ingresso o della corrente di carico.
* Simple Regulator: Questo circuito offre una regolamentazione di tensione di base, adatto per applicazioni su piccola scala.
Diagramma del circuito:
`` `
+-----+
| |
Vin ---- | Z | -----+---- vout
| | |
+-----+----- |
|
R
|
GND
`` `
Componenti:
* Diodo Zener (ZD): Scegli un diodo con una tensione Zener (VZ) uguale alla tensione di uscita desiderata. Le tensioni di Zener comuni sono 5,1 V, 9.1V, 12V, ecc.
* Resistenza (R): Il valore della resistenza determina la corrente che scorre attraverso il diodo e la tensione di uscita.
* Tensione di ingresso (VIN): Questo deve essere superiore alla tensione Zener (VZ) per garantire il funzionamento.
* Tensione di uscita (VOUT): Ciò sarà approssimativamente uguale alla tensione di Zener (VZ).
Come funziona:
1. Bias inverso: Il diodo Zener è collegato in distorsione inversa.
2. Tensione di rottura: Quando la tensione di ingresso (VIN) supera la tensione di Zener (VZ), il diodo entra nella sua regione di rottura.
3. Tensione costante: In rottura, il diodo Zener mantiene una tensione quasi costante attraverso i suoi terminali, indipendentemente dalle fluttuazioni in VIN.
4. Limitazione della corrente: Il resistore (R) limita la corrente che scorre attraverso il diodo, prevenendo i danni.
5. Tensione di uscita: La tensione di uscita (VOUT) è essenzialmente la stessa della tensione di Zener (VZ).
Calcolo:
* Valore della resistenza (R): Per calcolare il valore della resistenza, è necessario conoscere la corrente che scorre attraverso il diodo Zener (IZ).
* iz =(vin - vz) / r
* È possibile utilizzare un foglio dati per il diodo Zener per trovare l'intervallo di corrente consigliato (IZ).
Esempio:
Supponiamo che tu voglia regolare una tensione di ingresso 12V a un'uscita 5V:
1. Diodo Zener: Scegli un diodo Zener da 5,1 V.
2. Currente: Dal foglio dati, supponiamo che la corrente di Zener consigliata è 10 mA.
3. Resistore: R =(12V - 5.1V) / 0,01a =690 ohm. Usa una resistenza da 680 ohm in quanto è un valore standard.
Note importanti:
* Dissipazione di potenza: Il diodo Zener dissiperà la potenza. Controllare la scheda tecnica per la massima valutazione di potenza per assicurarsi che non sia superato.
* Carica corrente: Il circuito può gestire solo una corrente di carico limitata. Se la corrente di carico è troppo alta, la tensione di uscita scenderà.
* Precisione: Questo semplice circuito non è molto preciso e la tensione di uscita varierà leggermente con le variazioni della corrente di carico.
Limitazioni:
* Carico limitato: Questo circuito non è in grado di gestire carichi pesanti (correnti alte).
* Drop di tensione: Ci sarà un po 'di caduta di tensione attraverso il resistore, riducendo l'efficienza complessiva.
* intervallo di input limitato: La tensione di ingresso deve essere sufficientemente superiore alla tensione di Zener.
Metodi alternativi:
Per una regolazione di tensione più precisa ed efficiente, considerare:
* regolatori lineari: ICS come LM7805 forniscono tensioni di uscita stabili con gocce di tensione inferiore.
* I regolatori di commutazione: Questi circuiti sono altamente efficienti per la regolazione della tensione con meno perdita di potenza.
Fammi sapere se desideri approfondire una di queste alternative o vuoi un esempio più dettagliato di come calcolare i valori della resistenza!