Co je diodový napěťový regulátor?

Diodový regulátor napětí je regulátor napětí, ve kterém jedna dioda působí jako zařízení pro regulaci napětí. Stejně jako u konvenčního regulátoru napětí integrovaného obvodu (IC), dioda v obvodu slouží k převzetí měnícího se vstupního napětí a jeho převodu na specifické, stejnosměrné napětí stejnosměrného proudu. Diody fungují značně dobře jako zařízení pro regulaci napětí, protože mají logaritmickou charakteristiku, že mají velmi minimální změny napětí, a to i přes relativně podstatné změny proudu, a tak poskytují dobrou stabilitu napětí v obvodu, když jsou splněny konstrukční omezení.

Nejběžněji používanou diodou, která funguje jako regulační zařízení, je zenerova dioda, která dosahuje regulace napětí nejčastěji pomocí metody zvané reverzní zkreslení. Toto je metoda, ve které je anoda diody, její kladný vodič, připojena k zemi napájecího zdroje a katoda, její záporný vodič, je připojen k kladné straně napájecího zdroje. Pokud k tomu dojde, napájecí zdroj poklesne napříč diodou o napětí, které odpovídá maximálnímu jmenovitému napětí diody. Maximální jmenovité napětí je napětí, které klesá přes Zenerovu diodu, když je zapojeno v obvodu s obráceným předpětím, pokud je napájecí napětí vyšší. Toto jmenovité napětí je rozhodující při navrhování regulace napětí obvodu, protože rozhoduje o regulovaném výstupním napětí.

Pokud je například k dispozici napájení 10 voltů a zenerova dioda s maximálním jmenovitým napětím 5,1 voltu, zenerova dioda klesne o 5,1 voltu. Komponenta umístěná paralelně také obdrží stejný výstup regulovaného napětí, protože obvody dodržují pravidlo, že všechny komponenty paralelně přijímají stejné napětí. Tímto způsobem je dosaženo regulace napětí diod pro obvod.

Dalším pravidlem při vytváření obvodu regulátoru napětí diody je, aby před diodu byl umístěn rezistor. Odpor může být a je vždy umístěn před diodou, takže pokud existuje nadměrné napětí, klesne přes odpor a nevyhoří zenerovu diodu, což může být vadné, pokud je do něj přiváděno nadměrné napájecí napětí. V příkladu napájecího zdroje 10 voltů a zenerovy diody s maximálním jmenovitým napětím 5,1 voltů by zenerova dioda klesla o 5,1 voltů a zbývajících 4,9 voltů by kleslo přes odpor, takže ne všech 10 voltů propadlo napříč dioda. Odpor před zenerovou diodou tedy funguje jako bezpečnostní zařízení, které na něj přepne nadměrné napětí, takže zenerova dioda nepřijímá více napětí, než je nezbytné.

Dalším způsobem, jak připojit zenerovou diodu v obvodu pro regulaci napětí, i když je méně běžně používanou, je připojení metodou zvanou dopředná zkreslení. Jedná se o způsob, při kterém je anoda diody připojena k pozitivní straně napájecího zdroje a její katoda je připojena k zemi napájecího zdroje. V takovém uspořádání dioda poklesne o pokles provozního napětí, které je obvykle asi 0,7 voltu. To není tak populární u metody, protože klesá pouze o něco nižší napětí, než je napětí dodávané zdrojem energie, a není tak flexibilní v různých hodnotových rozsazích, jako jsou maximální jmenovité hodnoty napětí.

Diodový regulátor napětí může dobře fungovat jako zařízení pro regulaci napětí, ale pokud je přesnost klíčová, lepší volbou je IC regulátor napětí, který obsahuje více vestavěných regulačních mechanismů. Pokud regulátor napětí diod obsahuje dostatečně velké posuny proudu, může způsobit rozdílné napětí. Pokud však přesnost není příliš důležitá, mohou být dobrou volbou regulátory diodového napětí.