Почему мы подключаем резистор перед стабилитроном?

18

Зачем нам нужен резистор в цепи стабилитрона, как на схеме ниже?

Схема стабилитрона

Я понимаю, что это для ограничения тока, но как это так, и зачем нам это нужно для стабилитрона?

Влияет ли выбор различных значений резисторов на работу схемы? Поэтому, когда мы выбираем стабилитрон, мы смотрим в спецификации на различные обратные токи, которые могут протекать через них. Но если их можно заменить через резисторы, можем ли мы выбрать любой диод Зенера при напряжении, не глядя на максимальный ток?

zener

— Sherby
источник

1

Закон напряжения Кирхгофа.

— Игнасио Васкес-Абрамс

Ответы ниже хорошие, я думаю, я просто дополню этим Instructible, который я сделал на регуляторах шунтового диода Zener: instructables.com/id/Zener-Diode-Shunt-Regulator

— Курт Клотье

Я думаю, что ответы людей пропустили то, что диоды Зенера нуждаются в минимальном токе, чтобы работать должным образом (обычно довольно много, в диапазоне 2-10 мА по крайней мере), и это ДАЕТ диктовать используемый резистор, кроме номинальной мощности обоих компоненты, а также делает стабилитроны менее полезными в качестве регулятора и более полезными в качестве (обычно низкой точности / точности) эталонного напряжения шунта.

— KyranF

27

Вместо того, чтобы переходить к отсутствию резисторов, рассмотрим, что произойдет, если мы просто используем резисторы с различными (более низкими) значениями и посмотрим на схему. По мере уменьшения значения резистора ток через стабилитрон будет расти. Даже если источник напряжения не идеален, мощность, рассеиваемая стабилитроном, приведет к его выходу из строя из-за перегрева.

введите описание изображения здесь

— Джим Дирден
источник

Спасибо за ваши ответы. Влияет ли выбор различных значений резисторов на работу схемы? Поэтому, когда выбираем zenner, мы смотрим на различные обратные токи в спецификациях, которые могут проходить через них. но если их можно заменить через резисторы, можем ли мы выбрать любой стабилитрон при напряжении, не глядя на максимальный ток?

— Шерби

@ Шерби, смотрите мой обновленный ответ, чтобы ответить на ваш комментарий.

— Альфред Центавра

16

Ток через резистор по закону КВЛ и Ома:

$\dfrac{V_{IN} - V_Z}{R_S}$

$R_S$

$\dfrac{1}{12}A$

От комментария к другому ответу:

мы можем выбрать любой стабилитрон по напряжению, не глядя на максимальный ток?

Смысл ответа Джима, и мой, состоит в том, чтобы подчеркнуть рассеиваемую мощность, связанную с стабилитроном.

Поскольку наших ответов явно недостаточно в этом отношении, рассмотрим следующую выдержку из таблицы технических характеристик стабилитрона:

введите описание изображения здесь

$P_D = 500mW$

$V_Z$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{P_D}{V_Z}$

$V_Z = 5.1V$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{0.5W}{5.1V} = 98 mA$

— Альфред Центавра
источник

5

Ни блок питания, ни стабилитрон не идеальны. Источник питания имеет очень низкий выходной импеданс, а стабилитрон имеет ненулевой импеданс. Без последовательного резистора это означает:

Ток стабилитрона будет очень высоким
Напряжение на стабилитроне будет выше указанного из-за его внутреннего сопротивления
$P_{dissipated}=V_{zener}×I_{zener}$

— jippie
источник

Спасибо за ваши ответы. Влияет ли выбор различных значений резисторов на работу схемы?

— Шерби

2

Да, это влияет на производительность. Вы должны сбалансировать переменный ток нагрузки с последовательным резистором. Стабилитрон поглощает ток, который не падает нагрузка. Таким образом, вы действительно хотите узнать минимальные и максимальные выходные токи и выяснить, какой стабилитрон и последовательный резистор должны идти с этим. С обычными стабилитронами с низким энергопотреблением для хорошего регулирования требуется минимальный ток стабилитрона около 1-5 мА. Максимальный ток стабилитрона может быть рассчитан по спецификации мощности и напряжения стабилитрона.

— Джиппи

2

Какова цель использования стабилитрона? Краткий ответ: обеспечить напряжение Vz, которое не очень чувствительно к изменениям нагрузки (низкое динамическое выходное сопротивление) - и которое может быть получено из другого источника напряжения Vo, который либо больше, и / или слишком сильно меняется со временем.

Вспоминая KVL, нам нужна деталь, которая может создать разницу Vo-Vz . Резистор последовательно с стабилитроном служит для этой цели

— LVW
источник