Hvad er en diodespændingsregulator?
En diodespændingsregulator er en spændingsregulator, hvor en enkelt diode fungerer som den spændingsregulerende enhed. Ligesom en konventionel integreret kredsløb (IC) spændingsregulator, tjener dioden i kredsløbet til at tage en varierende indgangsspænding og konvertere den ned til en specifik, konstant direkte currant (DC) spænding. Dioder fungerer betydeligt godt som spændingsregulatoranordninger på grund af deres logaritmiske egenskaber ved at have meget minimale spændingsændringer på trods af relativt betydelige strømændringer, hvilket giver god spændingstabilitet i et kredsløb, når designbegrænsninger er opfyldt.
Den mest almindeligt anvendte diode, der fungerer som en reguleringsenhed, er zenerdioden, der opnår spændingsregulering mest gennem en metode, der kaldes omvendt forspænding. Dette er en metode, hvor diodens anode, dens positive bly, er forbundet til strømforsyningens jord, og katoden, dens negative ledning, er forbundet til den positive side af strømforsyningen. Når dette sker, falder strømforsyningen en spænding over dioden svarende til den maksimale spænding bedømmelse af dioden. Den maksimale spændingsklassificering er den spænding, der falder hen over zenerdioden, når den tilsluttes i omvendt forspænding i et kredsløb, så længe strømforsyningsspændingen har større spænding. Denne spændingsklassificering er afgørende for design af et kredsløbs spændingsregulering, fordi det bestemmer den regulerede spændingsudgang.
Hvis der for eksempel er en strømforsyning på 10 volt og en zenerdiode med en maksimal spændingsklassificering på 5,1 volt, synker zenerdioden 5,1 volt. En parallel anbragt komponent modtager også den samme regulerede spænding, fordi kredsløb overholder reglen om, at alle parallelle komponenter modtager den samme spænding. Sådan opnås diodespændingsregulering for et kredsløb.
En yderligere regel, når du opretter diodespændingsreguleringskredsløb, er, at en skal placere en modstand foran dioden. En modstand kan og er normalt altid placeret foran dioden, så hvis der er for stor spænding, falder den hen over modstanden og brænder ikke zenerdioden ud, hvilket kan gøres defekt, hvis der sendes for stor strømforsyningsspænding til den. I eksemplet med en strømforsyning på 10 volt og en zenerdiode med en maksimal spændingsklassificering på 5,1 volt, ville zenerdioden synke 5,1 volt, og de resterende 4,9 volt synke hen over modstanden, så ikke alle 10 volt synker hen over dioden. Modstanden før zenerdioden fungerer således som en sikkerhedsanordning til at falde for stor spænding over den, så zenerdioden ikke modtager mere spænding end hvad der er nødvendigt.
En anden måde at forbinde en zenerdiode i et kredsløb til spændingsregulering, skønt mindre almindeligt anvendt, er at forbinde den i en metode, der kaldes fremadskævning. Dette er en metode, hvor diodens anode er forbundet til den positive side af strømforsyningen, og dens katode er forbundet med jordforsyningen. I et arrangement som dette falder dioden sit driftsspændingsfald, som typisk er ca. 0,7 volt. Dette er ikke så populært af en metode, fordi den kun falder en lidt lavere spænding end den spænding, der gives af strømforsyningen, og ikke er så fleksibel i forskellige værdiområder, som den maksimale spændingsklassificering er.
En diodespændingsregulator kan fungere godt som en spændingsregulatoranordning, men når præcision er nøglen, er et bedre valg en IC-spændingsregulator, der indeholder mere indbyggede reguleringsmekanismer. Hvis en diodespændingsregulator indeholder store nok skift i strøm, kan den producere forskellig spænding. Når nøjagtighed ikke er for vigtig, kan diodespændingsregulatorer imidlertid være et godt valg.