Stabilizator z diodą zenera

STABILIZATOR Z DIODĄ ZENERA Najprostszym układem stabilizacji napięcia jest stabilizator z diodą Zenera . Znalazł on zastosowanie w prostych zasilaczach lub jako źródło napięcia odniesienia. Układ stabilizatora napięcia z diodą Zenera przedstawiono na rys.13. 9.
Rys.13.9. Stabilizator z diodą Zenera. a) schemat, b) zakres napięcia wyjściowego w funkcji zmian napięcia wejściowego, c) zakres zmian napięcia wyjściowego w funkcji zmian prądu obciążenia. Napięcie wyjściowe jest napięciem na diodzie Zenera
.
Ponieważ , stąd .
Na rys. 13.9b przedstawiono charakterystykę roboczą stabilizatora przy braku obciążenia ( I wy  = 0 ). Dla napięcia wejściowego U we = U we1 wyrysowano prostą o nachyleniu proporcjonalnym do wartości rezystancji R . Przecięcie się prostej z charakterystyką diody Zenera wyznacza punkt pracy diody ( U Z1 , I Z1 ).
Napięcie wyjściowe jest równe U wy = U Z1 . Jeżeli napięcie wejściowe zwiększymy o  U we , to punkt pracy zmieni się ( U Z2 , I Z2 ). Zwiększenie wartości napięcia wejściowego powoduje wzrost prądu I oraz wzrost prądu diody i napięcia wyjściowego. Zmiana napięcia wejściowego  U we powoduje dużo mniejszą zmianę wartości napięcia wyjściowego  U wy (  U we  U wy )wokół ustalonej wartości U Z . Uzyskuje się w taki sposób stabilizacje napięcia wyjściowego od zmian napięcia wejściowego. W układzie tym tętnienia napięcia wejściowego są przekazywane na wyjście jako wielokrotnie mniejsze.
Analiza pracy stabilizatora pokazanego na rysunku 13.9. Przyjmujemy wartości elementów: R =200  , U Z = 9,1 V .
Zakładamy, iż napięcie wejściowe niestabilizowane jest równe 17 V , prąd płynący przez diodę Zenera jest równy I Z = 25 mA .
Napięcie wyjściowe jest napięciem na diodzie Zenera U wy = U Z = 9,1 V . Przez rezystor płynie prąd
;
a przez obciążenie płynie prąd I wy = I - I Z = 14,5 mA .
Na rysunku 13.9c pokazane jest jak zmienia się punkt pracy diody Zenera wraz ze zmianami prądu obciążenia  I wy w zakresie wartości  10 mA. W tej analizie przyjmujemy, że prąd płynący przez rezystor nie zmienia się.
Jeżeli prąd obciążenia zwiększy się o 10 mA, to o tę wartość zmniejszy się prąd płynący przez diodę. Jeżeli prąd płynący przez obciążenie będzie zmniejszony o 10 mA, to o tę wartość zwiększy się prąd płynący przez diodę. Zmiana prądu obciążenia przeniesie się na diodę, a napięcie wyjściowe zmieni się w przybliżeniu o  I * r Z ( r Z - rezystancja dynamiczna diody Zenera).
Przy pomocy charakterystyki prądowo - napięciowej diody Zenera możemy wyprowadzić wzory opisujące parametry stabilizatora.
... zobacz całą notatkę