Co to jest diodowy regulator napięcia?
Diodowy regulator napięcia to regulator napięcia, w którym pojedyncza dioda działa jako urządzenie regulujące napięcie. Podobnie jak konwencjonalny regulator napięcia w układzie scalonym (IC), dioda służy do tego obwodu, aby pobierać zmienne napięcie wejściowe i przekształcać je w określone stałe stałe napięcie porzeczki. Diody działają bardzo dobrze jako urządzenia do regulacji napięcia ze względu na ich logarytmiczną charakterystykę mającą bardzo minimalne zmiany napięcia pomimo stosunkowo znacznych zmian prądu, zapewniając w ten sposób dobrą stabilność napięcia w obwodzie, gdy spełnione są ograniczenia projektowe.
Najczęściej stosowaną diodą, która działa jako urządzenie regulacyjne, jest dioda Zenera, która osiąga regulację napięcia najczęściej za pomocą metody zwanej odwróceniem polaryzacji. Jest to metoda, w której anoda diody, jej dodatni przewód, jest podłączona do uziemienia zasilacza, a katoda, jej przewód ujemny, jest podłączona do dodatniej strony zasilacza. Gdy to nastąpi, zasilacz obniża napięcie na diodzie równe maksymalnemu napięciu znamionowemu diody. Maksymalne napięcie znamionowe to napięcie spadające na diodę Zenera, gdy jest ona podłączona w obwodzie o odwróconej polaryzacji, o ile napięcie zasilania jest wyższe. Ta ocena napięcia ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu regulacji napięcia obwodu, ponieważ decyduje o regulowanym napięciu wyjściowym.
Jeśli, na przykład, występuje zasilanie 10 woltów i dioda Zenera o maksymalnym napięciu znamionowym 5,1 wolta, dioda Zenera tonie 5,1 wolta. Równoległy komponent otrzyma również to samo regulowane napięcie wyjściowe, ponieważ obwody przestrzegają zasady, że wszystkie równoległe komponenty otrzymują to samo napięcie. W ten sposób uzyskuje się regulację napięcia diody dla obwodu.
Dodatkową zasadą przy tworzeniu obwodu regulatora napięcia diody jest umieszczenie rezystora przed diodą. Rezystor można i zawsze umieszcza się przed diodą, aby w przypadku nadmiernego napięcia spadł na rezystor i nie wypalił diody Zenera, co może być wadliwe, jeśli zostanie do niej doprowadzone nadmierne napięcie zasilania. W przykładzie zasilacza o napięciu 10 woltów i diody Zenera o maksymalnym napięciu znamionowym 5,1 wolta dioda Zenera zatonąłaby 5,1 wolta, a pozostałe 4,9 wolta zatonąłoby na oporniku, tak że nie wszystkie 10 woltów zatonę w poprzek dioda. Tak więc rezystor przed diodą Zenera działa jako urządzenie zabezpieczające przed spadkiem na nią nadmiernego napięcia, dzięki czemu dioda Zenera nie otrzymuje większego napięcia niż jest to konieczne.
Innym sposobem łączenia diody Zenera w obwodzie do regulacji napięcia, choć rzadziej stosowanym, jest połączenie jej metodą zwaną polaryzacją do przodu. Jest to metoda, w której anoda diody jest podłączona do dodatniej strony zasilacza, a jej katoda jest podłączona do uziemienia zasilacza. W takim układzie dioda obniży swój spadek napięcia roboczego, który zwykle wynosi około 0,7 wolta. Metoda ta nie jest tak popularna, ponieważ obniża tylko nieznacznie niższe napięcie niż napięcie emitowane przez zasilacz i nie jest tak elastyczna w różnych zakresach wartości, jak maksymalne napięcie znamionowe.
Diodowy regulator napięcia może dobrze działać jako urządzenie regulujące napięcie, ale gdy kluczowa jest precyzja, lepszym wyborem jest regulator napięcia IC, który zawiera więcej wbudowanych mechanizmów regulacyjnych. Jeśli diodowy regulator napięcia zawiera wystarczająco duże przesunięcia prądu, może wytwarzać różne napięcie. Jednak gdy dokładność nie jest zbyt ważna, dobrym wyborem mogą być diodowe regulatory napięcia.