Wat is een diodespanningsregelaar?
Een diodespanningsregelaar is een spanningsregelaar waarin een enkele diode fungeert als de spanningsregelaar. Net als een conventionele spanningsregelaar met geïntegreerde schakeling (IC), dient de diode in de schakeling om een variërende ingangsspanning te nemen en om te zetten in een specifieke, constante gelijkstroom (DC) spanning. Diodes werken aanzienlijk goed als spanningsregelaars vanwege hun logaritmische karakteristiek van het hebben van zeer minimale spanningsveranderingen ondanks relatief substantiële stroomveranderingen, waardoor aldus een goede spanningsstabiliteit in een circuit wordt geboden wanneer aan ontwerpbeperkingen wordt voldaan.
De meest gebruikte diode die functioneert als een regulator, is de zenerdiode, die de spanningsregulatie meestal bereikt via een methode die reverse bias wordt genoemd. Dit is een methode waarbij de anode van de diode, zijn positieve kabel, is verbonden met de aarde van de voeding en de kathode, zijn negatieve kabel, is verbonden met de positieve zijde van de voeding. Wanneer dit gebeurt, daalt de voeding een spanning over de diode gelijk aan de maximale nominale spanning van de diode. De maximale nominale spanning is de spanning die over de zenerdiode valt wanneer deze in omgekeerde voorspanning in een circuit wordt aangesloten, zolang de voedingsspanning een grotere spanning heeft. Deze spanningsklasse is cruciaal bij het ontwerpen van de spanningsregeling van een circuit omdat deze de gereguleerde spanningsoutput bepaalt.
Als er bijvoorbeeld een voeding is van 10 volt en een zenerdiode met een maximale spanningswaarde van 5,1 volt, zinkt de zenerdiode 5,1 volt. Een parallel geplaatste component ontvangt ook dezelfde gereguleerde spanningsuitgang, omdat circuits voldoen aan de regel dat alle parallelle componenten dezelfde spanning ontvangen. Dit is hoe diodespanningsregeling wordt bereikt voor een circuit.
Een extra regel bij het creëren van een diodespanningsregelkring is dat men een weerstand voor de diode plaatst. Een weerstand kan en wordt meestal altijd vóór de diode geplaatst, zodat als er een te hoge spanning is, deze over de weerstand valt en de zenerdiode niet doorbrandt, die defect kan worden als er een te hoge voedingsspanning naar wordt gevoerd. In het voorbeeld van een voeding van 10 volt en een zenerdiode met een maximale spanningswaarde van 5,1 volt, zinkt de zenerdiode 5,1 volt en de resterende 4,9 volt zinkt over de weerstand, zodat niet alle 10 volt zinken over de diode. De weerstand voor de zenerdiode fungeert dus als een veiligheidsapparaat om overmatige spanning erover te laten vallen, zodat de zenerdiode niet meer spanning ontvangt dan nodig is.
Een andere manier om een zenerdiode in een circuit voor spanningsregeling aan te sluiten, hoewel minder vaak gebruikt, is het aansluiten op een methode die voorwaartse voorspanning wordt genoemd. Dit is een methode waarbij de anode van de diode is verbonden met de positieve zijde van de voeding en de kathode is verbonden met de aarde van de voeding. In een opstelling zoals deze, zal de diode zijn bedrijfsspanningsval laten vallen, die typisch ongeveer 0,7 volt is. Dit is niet zo populair van een methode omdat het slechts een iets lagere spanning laat vallen dan de spanning die wordt afgegeven door de voeding en niet zo flexibel is in verschillende waardebereiken als de maximale spanningswaarden.
Een diodespanningsregelaar kan goed werken als een spanningsregelaar, maar wanneer precisie belangrijk is, is een betere keuze een IC-spanningsregelaar, die meer ingebouwde regelmechanismen bevat. Als een diodespanningsregelaar voldoende stroomverschuivingen bevat, kan deze een verschillende spanning produceren. Wanneer nauwkeurigheid echter niet zo belangrijk is, kunnen diodespanningsregelaars een goede keuze zijn.