Zenerdiode in Reihe?


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Ist es in Ordnung, eine Zenerdiode in Reihe zu verwenden? Normalerweise sehe ich sie am Ausgang einer Stromquelle, um die Spannung auf den Wert des Zeners zu begrenzen.

Wenn Sie es stattdessen in Reihe schalten, sollte die Spannung um den Wert des Zeners reduziert werden, ja? (Ein 5-V-Zener an einer 12-V-Versorgung würde also einen 7-V-Ausgang ergeben).

Die Sache ist, ich habe eine -12V-Versorgung und ich brauche eine -5V-Versorgung (oder fast -7 reicht aus - ich habe ein paar Si-Dioden hinzugefügt, um die Spannung ein wenig mehr abzusenken) - ABER - ich nicht. Ich möchte die -12V-Versorgung (die für andere Teile des Stromkreises benötigt wird) nicht verlieren, und ich habe keine negativen Regler, nur positive.

Ich habe es versucht und es scheint in Ordnung zu sein, aber wird es Probleme verursachen, wenn ich es so lasse?


Also, mit was bist du gelandet? Ich habe ein ähnliches Problem - ich muss ungefähr 0,5 V von 5 V abfallen, damit der Boost-DC-DC richtig funktioniert. Der Strom beträgt 500mA. Ich verstehe nicht, warum ich einen Verlustleistungswiderstand benötige, wenn der Zener selbst diese Aufgabe übernehmen kann. Die Frage ist nur, was ist eine bessere, einfache Diode mit geeignetem Vorwärtsabfall oder Zener mit demselben Rückwärtsabfall? Die Antwort von @Mike scheint zu sein, dass Zener gut funktioniert.
Ahorn

Ich weiß nicht, ob Sie einen Halbvolt-Zener finden würden. Wenn es jedoch nicht genau 0,5 V betragen muss und mit der Temperatur etwas driften kann, können Sie einfach eine normale Siliziumdiode verwenden, die in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Diese haben Durchlassspannungsabfälle von ungefähr 0,6 V. Überprüfen Sie das Datenblatt der Diode auf ein V_F vs. I_F-Diagramm und sehen Sie, was V_F bei 500 mA ist. Denken Sie auch daran, dass 0,6 V bei 500 mA 300 mW sind, sodass die Diode nicht verbrennen muss, während diese Leistung kontinuierlich abgeführt wird.
Mike DeSimone

Wenn Sie bereit sind, mehr Teile und eine größere Größe zu tolerieren, können Sie eine Source-Follower-Schaltung verwenden. Nehmen Sie die linke Schaltung in Stevens Antwort und verbinden Sie dann das Gate eines FETs im N-Kanal-Verbesserungsmodus mit Vout +, seinen Drain mit Vin +, und dann wird seine Quelle zu Ihrem neuen Vout +. Dies kann viel mehr Strom als ein Zener alleine verarbeiten und funktioniert auch über einen weiten Bereich von Lastströmen. Der Trick besteht darin, den Widerstand auszuwählen, um dem Zener bei minimalem Vin + genügend Strom zuzuführen und bei maximalem Vin + nicht zu viel Leistung zu verbrauchen. Es gibt vernachlässigbaren Strom durch das Tor.
Mike DeSimone

Antworten:


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Ein Regler wäre die beste Lösung, aber ein Zener (eins 'n') ist in Ordnung, zumindest wenn Sie nicht zu viel Strom aus der geregelten Spannung ziehen möchten. Sie platzieren den Zener nicht direkt an der -12V, sondern verwenden einen Vorwiderstand, um den Strom zu begrenzen. Es ist dieser Vorwiderstand, der bestimmt, wie viel Strom Sie ziehen können. Die -12V werden weiterhin verfügbar sein.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Um den Widerstandswert zu berechnen, müssen Sie wissen, wie viel Strom Ihre Last zieht. Angenommen, dies ist 1 mA. Angenommen, die Zenerdiode benötigt 10 mA. Das sind 11 mA durch den Widerstand. Der Spannungsabfall beträgt 12V - 5V = 7V. Dann ist R = 7 V / 11 mA = 640Ω.

edit
Du denkst vielleicht, dass ich in meinem Beispiel ein bisschen übertreibe, um 10 mA für einen Zener zu haben, wenn die Schaltung nur 1/10 davon benötigen würde. Sie werden jedoch feststellen, dass Zenere häufig bei viel höheren Strömen wie 50 mA spezifiziert werden. Bestimmte neuere Zenere sind bei viel niedrigeren Strömen spezifiziert, diese benötigen nur 50μEIN.

YAE (noch eine Änderung)
Der Grund, warum Sie den Zener nicht in Reihe verwenden möchten, um den Spannungsabfall zu erhalten, ist, dass insbesondere bei niedrigen Strömen die Sperrspannung viel niedriger als der Nennwert sein kann. Diese Diode ist beispielsweise auf 5,1 V bei 50 mA spezifiziert , fällt jedoch nur bei 10 V um 1 V abμEIN.


Es wird ein einzelner Quad-Op-Amp-Chip mit Strom versorgt, sodass nicht viel Strom benötigt wird.
Majenko

Das macht viel mehr Sinn und gibt mir genau die -5V, die ich brauche - danke.
Majenko

@Matt - was ist der Opamp? Funktioniert es nicht mit 12V?
Stevenvh

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Könnten Sie das Diagramm auf der rechten Seite auf den Kopf stellen? Ich mag positive Spannungen auf der Seite im Allgemeinen höher als negative.
Endolith

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@endolith - sorry, das geht nicht. Nur ein Bild, das ich auf images.google.com gefunden habe. Können Sie Ihren Monitor nicht auf den Kopf stellen? ;-)
stevenvh

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In einigen seltenen Fällen habe ich eine Zenerdiode verwendet, um eine Versorgungsspannung auf den Eingangsbereich eines Reglers zu bringen. Zum Beispiel hatte ich einen handelsüblichen Transformator, der in einem Schaltnetzteil gut funktionierte, mit Ausnahme der Vorspannungswicklung, die zu viele Windungen hatte und nach der Gleichrichtung 34 Volt erzeugte.

Da die Anforderungen an den Vorspannungsstrom eher gering waren (einige Milliampere) und die für den Chip erforderliche Vorspannung 12-32 Volt betrug (er verfügt über einen eingebauten Linearregler), verwendete der vorherige Ingenieur eine Kombination aus Widerstand und 30 Volt Zener wie diese in stevenvhs antwort.

Während die Schaltung arbeitete, war ihr Ruhestrom doppelt so hoch wie erwartet. Wir haben uns die Schaltung mit der Wärmebildkamera angesehen (Fluke Ti25 - ein großartiges Werkzeug, wenn Sie es sich leisten können), und der Zener war heiß.

Deshalb haben wir die Schaltung so geändert, dass ein in Reihe vorgespannter 10-Volt-Zener verwendet wird, um die Spannung auf etwa 24 Volt unter das Maximum des Chips zu senken. Der eingebaute Regler erledigt den Rest. Wir mussten nur sicherstellen, dass ein Mindeststrom durch die Diode fließt, aber das war nicht schwierig.


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Am sichersten können Sie mit der Situation umgehen, indem Sie den Zener parallel zur Last einstellen. Sie berechnen die Kombination aus Widerstand und Zener so, dass Ihr Zener den Strom verarbeiten kann, ohne zu brennen, wenn Ihre Last null Ampere benötigt.

Beispiel: Ihre Last nimmt einen Strom von 0 mA bis 100 mA auf. Die Versorgungsspannung beträgt 12V. Die benötigte Spannung beträgt 6V.

Sie benötigen einen Zener Pd = 5W, um den Strom zu verarbeiten, wenn die Last keinen Strom nimmt.

Der Widerstandswert ist (erforderlicher Spannungsabfall) / (maximaler Laststrom), also in diesem Fall 6 V / 0,1 A = 60 Ohm. Überprüfen Sie die Verlustleistung des Widerstands (PdR). PdR = Iload * Iload * R = 0,1 A * 0,1 A * 60 Ohm = 0,6 W.

Daher werden 6V 5W Zener und 60 Ohm 1W Widerstand genaue Werte benötigt, ohne dass eine Überhitzung befürchtet wird.

Sie können einen Widerstandswert von 56 Ohm verwenden (im Geschäft leichter zu finden). Der Zener kann den zusätzlichen Strom verarbeiten.


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