Как стабилитрон и резистор регулируют напряжение?

У меня возникают проблемы с пониманием простого регулятора напряжения, который может быть построен с использованием стабилитрона (из раздела 2.04 в разделе «Искусство электроники»). Я знаю, что было бы лучше использовать усилители и так далее, но я просто пытаюсь понять, как работает эта схема.

схема резисторно-диодного источника питания с использованием стабилитрона / лавинного диода

Я не очень понимаю, как работает схема, но я предполагаю, что когда нагрузка подается на выход, он истощает ток от источника (Vin) и, таким образом, вызывает падение напряжения? Как стабилитрон помогает поддерживать напряжение и, таким образом, заставляет эту цепь действовать как регулятор?

voltage-regulator diodes zener

— Доктор Ватсон
источник

Ответы:

Посмотрите на кривую стабилитрона. Вы увидите, что устройство ломается при напряжении стабилитрона при обратном смещении и проводит. Это свойство будет фиксировать выходное напряжение при напряжении пробоя в диапазоне выходных токов при использовании с резистором при относительно небольших изменениях напряжения. Это также стабилизирует выходной сигнал от изменений входного напряжения.

Строго говоря, стабилитроны являются низковольтными устройствами (примерно до 5В6). Высоковольтные имеют другой режим работы и называются лавинными диодами. Оба типа обычно называются стабилитронами.

— Леон Хеллер
источник

Спасибо, по какой-то причине я не считаю диод обратным смещением, моя ошибка. Таким образом, когда V <Vz (пробой), регулирование отсутствует, но когда V == Vz (пробой), стабилитрон удерживает выходное напряжение на Vz (пробой)?

— Доктор Ватсон

Да, похоже на прямой смещенный идеальный диод с источником напряжения Vz на катоде.

— Тыблу

@ Леон Хеллер Я не понял, что такое «относительно небольшие изменения напряжения» ...... следует ли всегда увеличивать входное напряжение после того, как будет достигнут ток для пробоя стабилитрона?

— Водяной Каперилья

Пробой стабилитрона вызван напряжением, а не током.

— Леон Хеллер

@LeonHeller Извините за ошибку, поэтому мы должны изменить напряжение с небольшим значением после того, как напряжение пробоя было

— восстановлено

$\Omega$ $V_{OUT}$ $I = \frac{10V - 5V}{100\Omega } = 50mA$ $\Omega$ $I_L = \frac{5V}{500\Omega} = 10mA$ $V_{OUT}$ $R_L$ $\Omega$ $R/R_L$ $V_{OUT}$ $V_{OUT}$

$\Omega$ $I = \frac{9V - 5V}{100\Omega } = 40mA$

Этот тип регулирования напряжения очень прост, но не очень хорош. Плохое регулирование линии , что означает, что выходное напряжение все еще будет немного изменяться при увеличении / уменьшении входного напряжения. То же самое с регулированием нагрузки : выходное напряжение будет меняться в зависимости от нагрузки. И по сравнению с максимальной нагрузкой в стабилитроне довольно большие потери, поэтому он не очень эффективен . Маленький встроенный регулятор, такой как LM78Lxx , всегда лучший выбор.

— stevenvh
источник

Я ожидаю, что стабилизатор Зенера может быть полезен в тех случаях, когда никогда не бывает большой нагрузки (например, 250 мкА макс.), И это нормально, если выходное напряжение сильно меняется, но где выходное напряжение не должно превышать определенного уровня. Например, пара приличных 100K резисторов, соединенных последовательно с выпрямленным линейным напряжением AC120, будет пропускать средний ток чуть более четверти миллиампер, но не должна иметь проблем с выдерживанием 170 вольт (каждый из них будет видеть пиковую мощность значительно ниже 0,1 Вт). Регуляторы 78Lxx не могут выдержать ничего подобного на своих входах.

— суперкат