Was ist ein Diodenspannungsregler?
Ein Diodenspannungsregler ist ein Spannungsregler, bei dem eine einzelne Diode als Spannungsregelvorrichtung fungiert. Genau wie ein herkömmlicher Spannungsregler für integrierte Schaltkreise (IC) dient die Diode in der Schaltung dazu, eine variierende Eingangsspannung aufzunehmen und in eine bestimmte Gleichspannung (DC) zu konvertieren. Dioden funktionieren aufgrund ihrer logarithmischen Charakteristik, dass sie trotz relativ erheblicher Stromänderungen nur sehr geringe Spannungsänderungen aufweisen, als Spannungsreglervorrichtungen sehr gut und bieten somit eine gute Spannungsstabilität in einer Schaltung, wenn konstruktive Einschränkungen erfüllt sind.
Die am häufigsten verwendete Diode, die als Reglervorrichtung fungiert, ist die Zenerdiode, die am häufigsten eine Spannungsregelung durch ein Verfahren erzielt, das als Sperrvorspannung bezeichnet wird. Dies ist eine Methode, bei der die Anode der Diode, ihre positive Zuleitung, mit der Masse der Stromversorgung verbunden wird und die Kathode, ihre negative Zuleitung, mit der positiven Seite der Stromversorgung verbunden wird. Wenn dies auftritt, fällt die Spannung an der Diode ab, die der maximalen Nennspannung der Diode entspricht. Die maximale Nennspannung ist die Spannung, die an der Zenerdiode abfällt, wenn diese in einem Schaltkreis in Sperrrichtung geschaltet ist, solange die Versorgungsspannung eine höhere Spannung aufweist. Diese Nennspannung ist entscheidend für die Auslegung der Spannungsregelung eines Stromkreises, da sie den geregelten Spannungsausgang bestimmt.
Wenn zum Beispiel eine Stromversorgung von 10 Volt und eine Zenerdiode mit einer maximalen Nennspannung von 5,1 Volt vorhanden sind, sinkt die Zenerdiode um 5,1 Volt. Eine parallel geschaltete Komponente erhält ebenfalls die gleiche geregelte Spannung, da Schaltkreise der Regel folgen, dass alle parallel geschalteten Komponenten die gleiche Spannung erhalten. Auf diese Weise wird eine Diodenspannungsregelung für eine Schaltung erreicht.
Eine zusätzliche Regel beim Erstellen einer Diodenspannungsreglerschaltung besteht darin, einen Widerstand vor der Diode zu platzieren. Ein Widerstand kann und wird in der Regel immer vor der Diode platziert, damit er bei zu hoher Spannung über den Widerstand abfällt und die Zenerdiode nicht durchbrennt, was bei zu hoher Versorgungsspannung zu einem Defekt führen kann. In dem Beispiel einer Stromversorgung von 10 Volt und einer Zenerdiode mit einer maximalen Nennspannung von 5,1 Volt würde die Zenerdiode 5,1 Volt und die verbleibenden 4,9 Volt über den Widerstand abfallen, so dass nicht alle 10 Volt abfallen würden die Diode. Somit wirkt der Widerstand vor der Zenerdiode als eine Sicherheitsvorrichtung, um eine übermäßige Spannung darüber abzufallen, so dass die Zenerdiode nicht mehr Spannung empfängt als erforderlich ist.
Eine andere Möglichkeit, eine Zenerdiode in einer Schaltung zur Spannungsregelung anzuschließen, besteht darin, sie in einer als Durchlassvorspannung bezeichneten Methode anzuschließen, obwohl dies seltener verwendet wird. Dies ist ein Verfahren, bei dem die Anode der Diode mit der positiven Seite der Stromversorgung verbunden ist und ihre Kathode mit der Masse der Stromversorgung verbunden ist. Bei einer solchen Anordnung fällt die Betriebsspannung der Diode ab, die typischerweise etwa 0,7 Volt beträgt. Dies ist bei einer Methode nicht so beliebt, da sie nur eine geringfügig niedrigere Spannung als die von der Stromversorgung abgegebene Spannung abgibt und in unterschiedlichen Wertebereichen nicht so flexibel ist wie die maximalen Nennspannungen.
Ein Diodenspannungsregler kann als Spannungsregler gut funktionieren. Wenn jedoch Präzision gefragt ist, ist ein IC-Spannungsregler, der mehr integrierte Regelungsmechanismen enthält, die bessere Wahl. Wenn ein Diodenspannungsregler genügend große Stromverschiebungen aufweist, kann er unterschiedliche Spannungen erzeugen. Wenn Genauigkeit nicht zu wichtig ist, können Diodenspannungsregler eine gute Wahl sein.