วงจรซีเนอร์ไดโอดลักษณะการคำนวณ

ไดโอดซีเนอร์ - ตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์ดร. คาร์ลซีเนอร์ถูกใช้โดยพื้นฐานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสร้างการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำ อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าที่คงที่ในทางปฏิบัติโดยไม่คำนึงถึงรูปแบบของวงจรและสถานการณ์แรงดันไฟฟ้า

ภายนอกคุณอาจพบว่าซีเนอร์ไดโอดคล้ายกับไดโอดมาตรฐานเช่น 1N4148 มาก ไดโอดซีเนอร์ยังทำงานโดยการแก้ไข AC ให้เป็น DC แบบพัลซิ่งเหมือนกับทางเลือกดั้งเดิม อย่างไรก็ตามในทางตรงกันข้ามกับไดโอดเรียงกระแสมาตรฐานไดโอดซีเนอร์ได้รับการกำหนดค่าด้วยแคโทดที่เชื่อมต่อโดยตรงกับขั้วบวกของแหล่งจ่ายและขั้วบวกกับแหล่งจ่ายเชิงลบ

ลักษณะเฉพาะ

ในการกำหนดค่ามาตรฐานไดโอดซีเนอร์มีความต้านทานสูงต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่ง (เรียกว่าแรงดันไฟฟ้า Zerier) เมื่อแรงดันไฟฟ้าวิกฤตเฉพาะนี้เกินความต้านทานที่ใช้งานอยู่ของซีเนอร์ไดโอดจะลดลงสู่ระดับที่ต่ำมาก

และที่ค่าความต้านทานต่ำนี้แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่มีประสิทธิผลจะถูกยึดไว้ที่ซีเนอร์และสามารถคาดว่าแรงดันไฟฟ้าคงที่นี้จะคงไว้ไม่ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ของกระแสไฟฟ้า

กล่าวง่ายๆคือเมื่อใดก็ตามที่อุปทานในซีเนอร์ไดโอดเกินค่าซีเนอร์ที่กำหนดไว้ไดโอดซีเนอร์จะทำหน้าที่และกำหนดแรงดันไฟฟ้าส่วนเกิน ด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าจึงลดลงต่ำกว่าแรงดันซีเนอร์ซึ่งจะปิดซีเนอร์และแหล่งจ่ายอีกครั้งพยายามที่จะเกินแรงดันซีเนอร์ให้เปิดซีเนอร์อีกครั้ง วงจรนี้จะทำซ้ำอย่างรวดเร็วซึ่งในที่สุดจะส่งผลให้เอาต์พุตมีความเสถียรที่ค่าแรงดันไฟฟ้าซีเนอร์คงที่

คุณลักษณะนี้ถูกเน้นเป็นกราฟิกในรูปด้านล่างซึ่งบ่งชี้ว่าเหนือ 'แรงดันซีเนอร์' แรงดันย้อนกลับยังคงเกือบคงที่แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงของกระแสย้อนกลับ ด้วยเหตุนี้ไดโอดซีเนอร์จึงมักใช้ในการรับแรงดันไฟฟ้าคงที่หรือแรงดันอ้างอิงโดยมีความต้านทานภายใน

ไดโอดซีเนอร์ได้รับการออกแบบให้มีกำลังวัตต์จำนวนมากและมีระดับแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 2.7 โวลต์ถึง 200 โวลต์ (อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่แล้วไดโอดซีเนอร์ที่มีค่าสูงกว่า 30 โวลต์แทบจะไม่เคยใช้เลย)

วงจรซีเนอร์ไดโอดขั้นพื้นฐานทำงาน

วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานโดยใช้ตัวต้านทานตัวเดียวและซีเนอร์ไดโอดสามารถเห็นได้ในภาพต่อไปนี้ ที่นี่สมมติว่าค่าของซีเนอร์ไดโอดคือ 4.7 V และแรงดันไฟฟ้า V เป็น 8.0 V

การทำงานพื้นฐานของซีเนอร์ไดโอดสามารถอธิบายได้ด้วยประเด็นต่อไปนี้:

ในกรณีที่ไม่มีโหลดทั่วเอาท์พุทของซีเนอร์ไดโอด 4.7 โวลต์สามารถเห็นได้ลดลงบนซีเนอร์ไดโอดในขณะที่การตัด 2.4 โวลต์ได้รับการพัฒนาบนตัวต้านทาน R

ตอนนี้ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตมีการเปลี่ยนแปลงลองจินตนาการว่าจาก 8.0 ถึง 9.0 V จะทำให้แรงดันตกคร่อมซีเนอร์เพื่อรักษาระดับ 4.7 V ไว้

อย่างไรก็ตามแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R สามารถมองเห็นได้จาก 2.4 V เป็น 3.4 V.

แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมซีเนอร์ในอุดมคตินั้นคาดว่าจะคงที่ค่อนข้างแน่นอน ในทางปฏิบัติคุณอาจพบว่าแรงดันไฟฟ้าทั่วซีเนอร์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากความต้านทานแบบไดนามิกของซีเนอร์

ขั้นตอนที่ใช้คำนวณการเปลี่ยนแปลงของแรงดันซีเนอร์โดยการคูณความต้านทานไดนามิกของซีเนอร์กับการเปลี่ยนแปลงของกระแสซีเนอร์

ตัวต้านทาน R1 ในการออกแบบตัวควบคุมพื้นฐานข้างต้นเป็นสัญลักษณ์ของโหลดที่ต้องการซึ่งอาจเชื่อมต่อกับซีเนอร์ R1 ในการเชื่อมต่อนี้จะดึงกระแสจำนวนหนึ่งซึ่งเคลื่อนที่ผ่านซีเนอร์

เนื่องจากกระแสใน Rs จะสูงกว่ากระแสที่เข้าสู่โหลดจำนวนของกระแสจะยังคงผ่านซีเนอร์ทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่อย่างสมบูรณ์ทั่วทั้งซีเนอร์และโหลด

ตัวต้านทานแบบอนุกรมที่ระบุ Rs ควรได้รับการกำหนดในลักษณะที่กระแสไฟฟ้าต่ำสุดที่เข้าสู่ซีเนอร์จะสูงกว่าระดับต่ำสุดที่ระบุไว้สำหรับการควบคุมที่เสถียรจากซีเนอร์เสมอ ระดับนี้เริ่มต้นที่ใต้ 'หัวเข่า' ของเส้นโค้งแรงดันย้อนกลับ / กระแสย้อนกลับตามที่เรียนรู้จากแผนภาพกราฟิกก่อนหน้าด้านบน

นอกจากนี้คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเลือก Rs ช่วยให้มั่นใจได้ว่ากระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดจะไม่เกินระดับกำลังไฟซึ่งอาจเทียบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าซีเนอร์ x กระแสซีเนอร์ เป็นปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อาจผ่านซีเนอร์ไดโอดในกรณีที่ไม่มีโหลด R1

วิธีการคำนวณซีเนอร์ไดโอด

การออกแบบวงจรซีเนอร์พื้นฐานนั้นง่ายมากและสามารถนำไปใช้งานได้ตามคำแนะนำต่อไปนี้:

1. กำหนดกระแสโหลดสูงสุดและต่ำสุด (Li) เช่น 10 mA และ 0 mA
2. กำหนดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อาจพัฒนาได้เช่นระดับ 12 V และตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดอยู่ที่ = 1.5 V + Vz เสมอ (พิกัดแรงดันไฟฟ้าของซีเนอร์)
3. ตามที่ระบุไว้ในการออกแบบตัวควบคุมพื้นฐานแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการซึ่งเป็นแรงดันซีเนอร์ที่เทียบเท่า Vz = 4.7 โวลต์และที่เลือก กระแสซีเนอร์ต่ำสุดคือ 100 ไมโครแอมป์ . นี่หมายความว่ากระแสซีเนอร์สูงสุดที่ตั้งใจไว้ที่นี่คือ 100 ไมโครแอมป์บวก 10 มิลลิแอมป์ซึ่งเท่ากับ 10.1 มิลลิแอมป์
4. ตัวต้านทานแบบอนุกรม Rs ต้องอนุญาตให้มีปริมาณกระแสต่ำสุด 10.1 mA แม้ว่าแหล่งจ่ายอินพุตจะอยู่ในระดับต่ำสุดที่ระบุไว้ซึ่งสูงกว่าค่าซีเนอร์ Vz ที่เลือก 1.5 V และอาจคำนวณได้โดยใช้กฎของโอห์มเป็น: Rs = 1.5 / 10.1 x 10^-3= 148.5 โอห์ม ค่ามาตรฐานที่ใกล้เคียงที่สุดน่าจะเป็น 150 โอห์มดังนั้น Rs อาจเป็น 150 โอห์ม
5. หากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึง 12 V แรงดันตกคร่อม Rs จะเป็น Iz x Rs โดยที่ Iz = กระแสผ่านซีเนอร์ ดังนั้นการใช้กฎของโอห์มเราจะได้ Iz = 12 - 4.7 / 150 = 48.66 mA
6. ข้างต้นคือกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตให้ผ่านซีเนอร์ไดโอด กล่าวอีกนัยหนึ่งคือกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อาจไหลระหว่างโหลดเอาต์พุตสูงสุดหรืออินพุตแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ระบุ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ซีเนอร์ไดโอดจะกระจายกำลังของ Iz x Vz = 48.66 x 4.7 = 228 mW ค่าพิกัดกำลังมาตรฐานที่ใกล้เคียงที่สุดที่จะตอบสนองคือ 400 mW

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อซีเนอร์ไดโอด

นอกจากพารามิเตอร์แรงดันและโหลดแล้วซีเนอร์ไดโอดยังค่อนข้างทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิรอบตัว อย่างไรก็ตามอุณหภูมิที่สูงกว่านั้นอาจส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ตามที่ระบุไว้ในกราฟด้านล่าง:

แสดงเส้นโค้งสัมประสิทธิ์อุณหภูมิซีเนอร์ไดโอด แม้ว่าที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าเส้นโค้งสัมประสิทธิ์จะตอบสนองที่ประมาณ 0.1% ต่อองศาเซลเซียสมันจะเคลื่อนที่ผ่านศูนย์ที่ 5 V จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นค่าลบสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ในที่สุดก็ถึง -0.04% ต่อองศาเซลเซียสที่ประมาณ 3.5 V.

ใช้ซีเนอร์ไดโอดเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

การใช้ความไวของซีเนอร์ไดโอดต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ดีอย่างหนึ่งคือการใช้อุปกรณ์เป็นอุปกรณ์เซ็นเซอร์อุณหภูมิดังแสดงในแผนภาพต่อไปนี้

แผนภาพแสดงเครือข่ายบริดจ์ที่สร้างขึ้นโดยใช้ตัวต้านทานคู่และซีเนอร์ไดโอดที่มีลักษณะเหมือนกัน ไดโอดซีเนอร์ตัวหนึ่งทำงานเหมือนเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงในขณะที่ซีเนอร์ไดโอดอีกตัวใช้สำหรับตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของระดับอุณหภูมิ

ซีเนอร์ 10 V มาตรฐานอาจมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ + 0.07% / ° C ซึ่งอาจสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ 7 mV / ° C สิ่งนี้จะสร้างความไม่สมดุลประมาณ 7 mV ระหว่างแขนทั้งสองข้างของสะพานสำหรับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทุกองศาเซลเซียส สามารถใช้เครื่องวัด FSD แบบเต็ม 50 mV ในตำแหน่งที่ระบุเพื่อแสดงการอ่านค่าอุณหภูมิที่สอดคล้องกัน

การปรับแต่งค่าซีเนอร์ไดโอด

สำหรับการใช้งานวงจรบางอย่างอาจจำเป็นต้องมีค่าซีเนอร์ที่แม่นยำซึ่งอาจเป็นค่าที่ไม่ได้มาตรฐานหรือค่าที่ไม่พร้อมใช้งาน

ในกรณีเช่นนี้สามารถสร้างอาร์เรย์ของซีเนอร์ไดโอดซึ่งอาจใช้เพื่อรับค่าซีเนอร์ไดโอดที่กำหนดเองตามที่ต้องการดังที่แสดงด้านล่าง:

ในตัวอย่างนี้คุณสามารถรับค่าซีเนอร์ที่กำหนดเองและไม่ได้มาตรฐานจำนวนมากได้จากเทอร์มินัลต่างๆตามที่อธิบายไว้ในรายการต่อไปนี้:

คุณสามารถใช้ค่าอื่น ๆ ในตำแหน่งที่ระบุเพื่อรับชุดเอาต์พุตซีเนอร์ไดโอดที่กำหนดเองอื่น ๆ

ซีเนอร์ไดโอดพร้อมแหล่งจ่ายไฟ AC

โดยปกติแล้วไดโอด Zeners จะใช้กับอุปกรณ์จ่ายกระแสตรงอย่างไรก็ตามอุปกรณ์เหล่านี้สามารถออกแบบมาให้ทำงานกับอุปกรณ์จ่ายไฟ AC ได้ แอปพลิเคชั่น AC บางตัวของไดโอดซีเนอร์ ได้แก่ เสียงวงจร RF และระบบควบคุม AC ในรูปแบบอื่น ๆ

ดังที่แสดงในตัวอย่างด้านล่างเมื่อใช้แหล่งจ่ายไฟ AC กับซีเนอร์ไดโอดซีเนอร์จะดำเนินการทันทีที่สัญญาณ AC ผ่านจากศูนย์ไปยังครึ่งลบของวงจร เนื่องจากสัญญาณเป็นลบดังนั้น AC จะลัดวงจรผ่านขั้วบวกไปยังแคโทดของซีเนอร์ทำให้ 0 V ปรากฏเอาต์พุต

เมื่อแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับเคลื่อนผ่านครึ่งบวกของวงจรซีเนอร์จะไม่ดำเนินการจนกว่า AC จะไต่ระดับแรงดันไฟฟ้าซีเนอร์ เมื่อสัญญาณ AC ข้ามแรงดันซีเนอร์ซีเนอร์จะดำเนินการและปรับเอาต์พุตให้คงที่ที่ระดับ 4.7 V จนกระทั่งวงจร AC ลดลงกลับสู่ศูนย์

โปรดจำไว้ว่าในขณะที่ใช้ซีเนอร์กับอินพุต AC ตรวจสอบให้แน่ใจว่า Rs คำนวณตามแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงสุด

ในตัวอย่างข้างต้นเอาต์พุตไม่สมมาตร แต่เป็น 4.7 V DC แบบกะพริบ เพื่อให้ได้ 4.7 V AC แบบสมมาตรที่เอาต์พุตคุณสามารถเชื่อมต่อซีเนอร์แบบ back to back สองตัวได้ตามที่แสดงในแผนภาพด้านล่าง

การปราบปรามเสียงซีเนอร์ไดโอด

แม้ว่าซีเนอร์ไดโอดจะเป็นวิธีที่ง่ายและรวดเร็วในการสร้างเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่เสถียร แต่ก็มีข้อเสียเปรียบประการหนึ่งซึ่งอาจส่งผลต่อวงจรเสียงที่ละเอียดอ่อนเช่นเพาเวอร์แอมป์

ไดโอดซีเนอร์สร้างสัญญาณรบกวนขณะใช้งานเนื่องจากเอฟเฟกต์หิมะถล่มทางแยกขณะเปลี่ยนตั้งแต่ 10 uV ถึง 1 mV สิ่งนี้สามารถระงับได้โดยการเพิ่มตัวเก็บประจุแบบขนานกับซีเนอร์ไดโอดดังที่แสดงด้านล่าง:

ค่าของตัวเก็บประจุสามารถอยู่ระหว่าง 0.01uF และ 0.1uF ซึ่งจะช่วยให้สามารถลดเสียงรบกวนได้โดยมีค่าเท่ากับ 10 และจะรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าได้ดีที่สุด

กราฟต่อไปนี้แสดงผลของตัวเก็บประจุในการลดสัญญาณรบกวนซีเนอร์ไดโอด

การใช้ซีเนอร์สำหรับการกรองแรงดันระลอก

ไดโอดซีเนอร์ยังสามารถใช้เป็นตัวกรองแรงดันไฟฟ้าระลอกที่มีประสิทธิภาพได้เช่นเดียวกับที่ใช้สำหรับการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

เนื่องจากอิมพีแดนซ์ไดนามิกต่ำมากไดโอดซีเนอร์จึงสามารถทำงานได้เหมือนกับตัวกรองระลอกคลื่นในลักษณะเดียวกับตัวเก็บประจุตัวกรอง

การกรองระลอกคลื่นที่น่าประทับใจมากสามารถทำได้โดยการเชื่อมต่อซีเนอร์ไดโอดผ่านโหลดกับแหล่งจ่ายไฟ DC ใด ๆ ที่นี่แรงดันไฟฟ้าจะต้องเหมือนกับระดับรางระลอก

ในการใช้งานวงจรส่วนใหญ่สิ่งนี้อาจทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับตัวเก็บประจุแบบเรียบทั่วไปที่มีความจุหลายพัน microfarads ส่งผลให้ระดับแรงดันกระเพื่อมที่ทับบนเอาต์พุต DC ลดลงอย่างมาก

วิธีเพิ่มความสามารถในการจัดการพลังงานซีเนอร์ไดโอด

วิธีง่ายๆในการเพิ่มความสามารถในการจัดการพลังงานซีเนอร์ไดโอดก็คือการเชื่อมต่อแบบขนานดังที่แสดงด้านล่าง:

อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติอาจไม่ง่ายอย่างที่คิดและอาจไม่ได้ผลตามที่ตั้งใจไว้ เนื่องจากเช่นเดียวกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ ซีเนอร์ก็ไม่เคยมีลักษณะเหมือนกันทุกประการดังนั้นซีเนอร์ตัวใดตัวหนึ่งอาจดำเนินการก่อนที่อีกอันจะดึงกระแสทั้งหมดผ่านตัวมันเองในที่สุดก็ถูกทำลาย

วิธีที่รวดเร็วในการแก้ปัญหานี้อาจเป็นการเพิ่มตัวต้านทานแบบอนุกรมที่มีค่าต่ำกับไดโอดซีเนอร์แต่ละตัวดังที่แสดงด้านล่างซึ่งจะช่วยให้ซีเนอร์ไดโอดแต่ละตัวแชร์กระแสอย่างสม่ำเสมอผ่านการชดเชยแรงดันตกที่สร้างโดยตัวต้านทาน R1 และ R2:

แม้ว่าความสามารถในการจัดการพลังงานสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเชื่อมต่อซีเนอร์ไดโอดแบบขนาน แต่แนวทางที่ดีขึ้นมากคือการเพิ่ม shunt BJT ร่วมกับซีเนอร์ไดโอดที่กำหนดค่าเป็นแหล่งอ้างอิง โปรดดูแผนผังตัวอย่างต่อไปนี้สำหรับสิ่งเดียวกัน

การเพิ่มทรานซิสเตอร์แบบแบ่งไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มความสามารถในการจัดการพลังงานของซีเนอร์ด้วยค่าปัจจัย 10 เท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มระดับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเอาต์พุตซึ่งอาจสูงถึงค่าได้รับกระแสที่ระบุของทรานซิสเตอร์

ตัวควบคุม zener ทรานซิสเตอร์ shunt ชนิดนี้สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการทดลองได้เนื่องจากวงจรมีคุณสมบัติป้องกันการลัดวงจรได้ 100% ที่กล่าวว่าการออกแบบค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากทรานซิสเตอร์อาจกระจายกระแสจำนวนมากในกรณีที่ไม่มีโหลด

เพื่อผลลัพธ์ที่ดียิ่งขึ้นก ทรานซิสเตอร์แบบพาสซีรีส์ ประเภทของตัวควบคุมที่แสดงด้านล่างดูเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าและเป็นที่ต้องการ

ในวงจรนี้ซีเนอร์ไดโอดจะสร้างแรงดันอ้างอิงสำหรับทรานซิสเตอร์แบบพาสซีรีส์ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะทำงานเหมือน ผู้ติดตามตัวปล่อย . เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าของอีซีแอลอยู่ระหว่างไม่กี่ในสิบของโวลต์ของแรงดันฐานทรานซิสเตอร์ที่สร้างโดยซีเนอร์ไดโอด ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงทำงานเหมือนส่วนประกอบของอนุกรมและช่วยให้สามารถควบคุมรูปแบบแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปัจจุบันโหลดทั้งหมดทำงานผ่านทรานซิสเตอร์ชุดนี้ ความสามารถในการจัดการพลังงานของการกำหนดค่าประเภทนี้กำหนดโดยค่าและข้อมูลจำเพาะของทรานซิสเตอร์และยังขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและคุณภาพของฮีทซิงค์ที่ใช้

การควบคุมที่ยอดเยี่ยมสามารถทำได้จากการออกแบบข้างต้นโดยใช้ตัวต้านทาน 1k series กฎระเบียบสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยมีค่าเท่ากับ 10 โดยการแทนที่ซีเนอร์ปกติด้วยไดโอดซีเนอร์แบบไดนามิกต่ำพิเศษเช่น 1N1589)

ในกรณีที่คุณต้องการให้วงจรข้างต้นให้เอาท์พุทที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผันสามารถทำได้อย่างง่ายดายโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ 1K ผ่านซีเนอร์ไดโอด สิ่งนี้ช่วยให้สามารถปรับแรงดันอ้างอิงตัวแปรที่ฐานของทรานซิสเตอร์ซีรีส์ได้

อย่างไรก็ตามการปรับเปลี่ยนนี้อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพในการควบคุมลดลงเนื่องจากเอฟเฟกต์การปัดบางอย่างที่สร้างขึ้นโดยโพเทนชิออมิเตอร์

วงจรซีเนอร์ไดโอดกระแสคงที่

แหล่งจ่ายกระแสคงที่ที่ควบคุมโดย Zener อย่างง่ายสามารถออกแบบได้ผ่านทรานซิสเตอร์ตัวเดียวเป็นตัวต้านทานแบบตัวแปร รูปด้านล่างแสดงแผนภาพวงจรพื้นฐาน

คุณสามารถดูคู่ของทางเดินของวงจรได้ที่นี่หนึ่งรายการผ่านซีเนอร์ไดโอดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวต้านทานการให้น้ำหนักในขณะที่อีกทางหนึ่งคือผ่านตัวต้านทาน R1, R2 และทรานซิสเตอร์แบบอนุกรม

ในกรณีที่กระแสเบี่ยงเบนไปจากช่วงเดิมมันจะสร้างการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนในระดับการให้น้ำหนักของ R3 ซึ่งจะทำให้ความต้านทานของทรานซิสเตอร์ซีรีส์เพิ่มขึ้นหรือลดลงตามสัดส่วน

การปรับความต้านทานของทรานซิสเตอร์นี้จะส่งผลให้มีการแก้ไขกระแสไฟฟ้าขาออกโดยอัตโนมัติไปยังระดับที่ต้องการ ความแม่นยำของการควบคุมกระแสในการออกแบบนี้จะอยู่ที่ประมาณ +/- 10% เพื่อตอบสนองต่อสภาวะเอาต์พุตที่อาจอยู่ในช่วงระหว่างการลัดวงจรและการโหลดสูงถึง 400 โอห์ม

Sequential Relay Switching Circuit โดยใช้ Zener Diode

หากคุณมีแอปพลิเคชันที่จำเป็นต้องเปลี่ยนชุดรีเลย์ตามลำดับทีละชุดจากสวิตช์เปิดปิดอีกชุดหนึ่งแทนที่จะเปิดใช้งานร่วมกันทั้งหมดการออกแบบต่อไปนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์มาก

ที่นี่ไดโอดซีเนอร์ที่เพิ่มขึ้นตามลำดับจะถูกติดตั้งเป็นอนุกรมพร้อมกับกลุ่มรีเลย์พร้อมกับตัวต้านทานซีรีส์ค่าต่ำแต่ละตัว เมื่อเปิดเครื่องไดโอดซีเนอร์จะดำเนินการทีละตัวตามลำดับตามลำดับที่เพิ่มขึ้นของค่าซีเนอร์ ส่งผลให้รีเลย์เปิดตามลำดับตามที่แอปพลิเคชันต้องการ ค่าของตัวต้านทานอาจเป็น 10 โอห์มหรือ 20 โอห์มขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานของขดลวดรีเลย์

วงจรซีเนอร์ไดโอดสำหรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน

เนื่องจากคุณสมบัติไวต่อแรงดันไฟฟ้าจึงเป็นไปได้ที่จะรวมซีเนอร์ไดโอดเข้ากับลักษณะที่ไวต่อกระแสของฟิวส์เพื่อป้องกันส่วนประกอบของวงจรที่สำคัญจากไฟกระชากแรงดันสูงและยังช่วยขจัดความยุ่งยากในการเป่าฟิวส์บ่อยๆซึ่งอาจเกิดขึ้นได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการให้คะแนนฟิวส์ อยู่ใกล้กับข้อมูลจำเพาะกระแสไฟฟ้าของวงจร

ด้วยการรวมซีเนอร์ไดโอดที่ได้รับการจัดอันดับอย่างถูกต้องเข้ากับโหลดจึงสามารถใช้ฟิวส์ที่ได้รับการจัดระดับอย่างเหมาะสมเพื่อรองรับกระแสโหลดที่ต้องการเป็นระยะเวลานาน ในสถานการณ์นี้สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพิ่มขึ้นจนเกินแรงดันไฟฟ้าแยกซีเนอร์ - จะบังคับให้ซีเนอร์ไดโอดดำเนินการ ซึ่งจะทำให้กระแสไฟเป่าฟิวส์เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเกือบจะในทันที

ข้อดีของวงจรนี้คือป้องกันไม่ให้ฟิวส์เป่าบ่อยและไม่สามารถคาดเดาได้เนื่องจากค่าการหลอมรวมใกล้เคียงกับกระแสโหลด แต่ฟิวส์จะเป่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสูงเกินระดับที่ไม่ปลอดภัยที่ระบุไว้เท่านั้น

วงจรป้องกันไฟตกโดยใช้ซีเนอร์ไดโอด

รีเลย์และซีเนอร์ไดโอดที่เลือกอย่างเหมาะสมเพียงพอที่จะสร้างแรงดันไฟฟ้าต่ำที่ถูกต้องหรือวงจรป้องกันการตัดแรงดันไฟฟ้าสำหรับการใช้งานที่ต้องการ แผนภาพวงจรแสดงไว้ด้านล่าง:

การดำเนินการนั้นง่ายมากจริงๆแล้ว Vin อุปทานซึ่งได้มาจากเครือข่ายบริดจ์หม้อแปลงจะแตกต่างกันตามสัดส่วนขึ้นอยู่กับรูปแบบ AC อินพุต นั่นหมายความว่าถ้าสมมติว่า 220 V ตรงกับ 12 V จากหม้อแปลง 180 V ควรสอดคล้องกับ 9.81 V เป็นต้น ดังนั้นหากถือว่า 180 V เป็นเกณฑ์การตัดแรงดันไฟฟ้าต่ำดังนั้นการเลือกซีเนอร์ไดโอดเป็นอุปกรณ์ 10 V จะตัดการทำงานของรีเลย์เมื่อใดก็ตามที่อินพุต AC ลดลงต่ำกว่า 180 V