Wie regeln eine Zenerdiode und ein Widerstand die Spannung?

Ich habe Probleme, den einfachen Spannungsregler zu verstehen, der mit einer Zenerdiode aufgebaut werden kann (siehe Abschnitt 2.04 in Art of Electronics). Ich weiß, dass es besser wäre, Verstärker usw. zu verwenden, aber ich versuche nur zu verstehen, wie diese Schaltung funktioniert.

Ich verstehe nicht wirklich, wie die Schaltung funktioniert, aber ich vermute, dass beim Anlegen einer Last an den Ausgang der Strom aus der Quelle (Vin) abgeleitet wird und somit die Spannung abfällt. Wie hilft die Zenerdiode, die Spannung aufrechtzuerhalten, und lässt diese Schaltung so als Regler wirken?

Schauen Sie sich die Zenerdiodenkurve an. Sie werden sehen, dass das Gerät bei der Zenerspannung durchbricht, wenn es in Sperrrichtung vorgespannt ist, und leitet. Diese Eigenschaft fixiert die Ausgangsspannung bei der Durchbruchspannung über einen Bereich von Ausgangsströmen, wenn sie mit einem Widerstand verwendet wird, mit relativ kleinen Spannungsänderungen. Es stabilisiert auch den Ausgang gegen Änderungen der Eingangsspannung.

Genau genommen sind Zenerdioden Niederspannungsgeräte (bis ca. 5V6). Hochspannungsdioden haben eine andere Funktionsweise und werden als Lawinendioden bezeichnet. Beide Typen werden jedoch allgemein als Zener bezeichnet.

Angenommen, Ihre Eingangsspannung beträgt 10 V, der Zenertyp 5 V und der Widerstand 100 . Der Zener setzt V O U T auf 5 V, so dass der Strom durch den Widerstand I = 10 V - 5 $\Omega$$V_{OUT}$$I = \frac{10V - 5V}{100\Omega } = 50mA$$\Omega$$I_L = \frac{5V}{500\Omega} = 10mA$$V_{OUT}$$R_L$$\Omega$$R/R_L$$V_{OUT}$$V_{OUT}$

$\Omega$$I = \frac{9V - 5V}{100\Omega } = 40mA$

Diese Art der Spannungsregelung ist sehr einfach, aber nicht sehr gut. Die Leitungsregelung ist schlecht , was bedeutet, dass die Ausgangsspannung immer noch ein wenig schwankt, wenn die Eingangsspannung zunimmt / abnimmt. Gleiches gilt für die Lastregelung : Die Ausgangsspannung variiert mit unterschiedlichen Lasten. Und im Vergleich zur maximalen Last gibt es einen ziemlich großen Verlust im Zener, so dass es nicht sehr effizient ist . Ein kleiner integrierter Regler wie ein LM78Lxx ist immer die bessere Wahl.