ดังที่คุณทราบไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดทำงานได้หากไม่มีแหล่งพลังงานที่เหมาะสม ในกรณีที่ง่ายที่สุด หม้อแปลงแบบธรรมดาและสะพานไดโอด (วงจรเรียงกระแส) พร้อมตัวเก็บประจุแบบปรับเรียบสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานได้ อย่างไรก็ตาม การมีหม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ในมือไม่สามารถทำได้เสมอไป แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ- ยิ่งกว่านั้นแหล่งพลังงานดังกล่าวไม่สามารถเรียกว่าเสถียรได้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในเครือข่าย
ตัวเลือกในการแก้ปัญหาทั้งสองนี้คือการใช้ตัวกันโคลงสำเร็จรูปเช่น 78L05, 78L12 ใช้งานได้สะดวก แต่ก็ไม่ได้อยู่ในมือเสมอไป อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้พาราเมตริกโคลงโดยใช้ซีเนอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์ แผนภาพแสดงไว้ด้านล่าง

วงจรโคลง

VD1-VD4 ในแผนภาพนี้เป็นสะพานไดโอดปกติที่แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากหม้อแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าตรง ตัวเก็บประจุ C1 จะปรับแรงดันระลอกคลื่นให้เรียบ โดยเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าจากการเต้นเป็นจังหวะเป็นค่าคงที่ ควบคู่ไปกับตัวเก็บประจุนี้ควรค่าแก่การติดตั้งฟิล์มหรือ ตัวเก็บประจุเซรามิกความจุขนาดเล็กสำหรับการกรองคลื่นความถี่สูงเพราะว่า ที่ความถี่สูง ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าทำงานได้ไม่ดีนัก ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า C2 และ C3 ในวงจรนี้ใช้เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน - ทำให้ระลอกคลื่นเรียบขึ้น สายโซ่ R1 – VD5 ทำหน้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร โดยตัวต้านทาน R1 ในสายโซ่จะตั้งค่ากระแสเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด โหลดตัวต้านทาน R2 ทรานซิสเตอร์ในวงจรนี้จะดูดซับความแตกต่างทั้งหมดระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออก ดังนั้นจึงมีการกระจายความร้อนในปริมาณที่เหมาะสม โครงการนี้ไม่ได้มีไว้สำหรับเชื่อมต่อโหลดที่ทรงพลัง แต่ควรขันสกรูทรานซิสเตอร์เข้ากับหม้อน้ำโดยใช้สารนำความร้อน
แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของวงจรขึ้นอยู่กับการเลือกซีเนอร์ไดโอดและค่าของตัวต้านทาน ด้านล่างนี้เป็นตารางที่แสดงการจัดอันดับขององค์ประกอบเพื่อสร้างโวลต์ 5, 6, 9, 12, 15 โวลต์ที่เอาต์พุต

แทนที่จะเป็นทรานซิสเตอร์ KT829A คุณสามารถใช้อะนาล็อกที่นำเข้าได้เช่น TIP41 หรือ BDX53 อนุญาตให้ติดตั้งไดโอดบริดจ์ที่เหมาะกับกระแสและแรงดันไฟฟ้าได้ นอกจากนี้คุณยังสามารถประกอบได้จากไดโอดแต่ละตัว ดังนั้นเมื่อใช้ชิ้นส่วนขั้นต่ำจึงจะได้รับตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้ซึ่งสามารถจ่ายพลังงานให้กับส่วนอื่นได้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กินกระแสไฟน้อย

รูปถ่ายของโคลงที่ฉันประกอบ:

เงินเดือนมั่นคง ชีวิตมั่นคง ฐานะมั่นคง อันสุดท้ายไม่เกี่ยวกับรัสเซียแน่นอน :-) หากคุณดูในพจนานุกรมอธิบาย คุณจะเข้าใจได้อย่างชัดเจนว่า "ความมั่นคง" คืออะไร ในบรรทัดแรกยานเดกซ์ให้คำนี้แก่ฉันทันที: มั่นคง - นี่หมายถึงคงที่มั่นคงไม่เปลี่ยนแปลง

แต่ส่วนใหญ่คำนี้มักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า สำคัญมากในด้านอิเล็กทรอนิกส์ ค่าคงที่พารามิเตอร์ใดๆ อาจเป็นกระแส แรงดัน ความถี่ของสัญญาณ ฯลฯ การเบี่ยงเบนของสัญญาณจากพารามิเตอร์ที่ระบุอาจส่งผลให้การทำงานไม่ถูกต้อง อุปกรณ์วิทยุอิเล็กทรอนิกส์และแม้กระทั่งความพังทลายของมัน ดังนั้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่ทุกอย่างจะทำงานได้อย่างเสถียรและไม่ล้มเหลว

ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า ปรับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่- การทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับค่าแรงดันไฟฟ้า หากมีการเปลี่ยนแปลงในระดับที่น้อยลงหรือแย่กว่านั้นคือเพิ่มขึ้น อุปกรณ์ในกรณีแรกอาจไม่ทำงานอย่างถูกต้อง และในกรณีที่สองอาจลุกเป็นไฟได้

เพื่อป้องกันแรงดันไฟกระชากและตกต่างๆ ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าตามที่คุณเข้าใจจากวลีพวกเขาจะคุ้นเคย มีเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า "กำลังเล่น"

ซีเนอร์ไดโอดหรือซีเนอร์ไดโอด

ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือองค์ประกอบวิทยุ ซีเนอร์ไดโอด- บางครั้งก็เรียกว่า ซีเนอร์ไดโอด- ในแผนภาพ ซีเนอร์ไดโอดถูกกำหนดไว้ดังนี้:

เทอร์มินัลที่มี "แคป" เรียกว่าเหมือนกับของไดโอด - แคโทดและอีกข้อสรุปก็คือ ขั้วบวก.

ซีเนอร์ไดโอดมีลักษณะเหมือนกับไดโอด ในภาพด้านล่างด้านซ้ายเป็นซีเนอร์ไดโอดสมัยใหม่ประเภทยอดนิยมและด้านขวาเป็นหนึ่งในตัวอย่าง สหภาพโซเวียต

หากคุณดูซีเนอร์ไดโอดของโซเวียตอย่างใกล้ชิด คุณจะเห็นการกำหนดแผนผังนี้ในตัวมันเอง ซึ่งระบุว่าแคโทดของมันอยู่ที่ไหนและขั้วบวกของมันอยู่ที่ไหน

แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพ

พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของซีเนอร์ไดโอดคือ แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพพารามิเตอร์นี้คืออะไร?

หยิบแก้วมาเติมน้ำกันเถอะ...

ไม่ว่าเราจะเทน้ำลงในแก้วมากแค่ไหน น้ำส่วนเกินก็จะไหลออกจากแก้ว ฉันคิดว่าสิ่งนี้สามารถเข้าใจได้สำหรับเด็กก่อนวัยเรียน

ตอนนี้โดยการเปรียบเทียบกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ กระจกเป็นซีเนอร์ไดโอด ระดับน้ำในแก้วที่เต็มถึงขอบคือ แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพซีเนอร์ไดโอด ลองนึกภาพเหยือกน้ำขนาดใหญ่ที่อยู่ติดกับแก้ว เราแค่เติมน้ำจากเหยือกลงในแก้ว แต่เราไม่กล้าแตะเหยือก มีทางเลือกเดียวเท่านั้น - เทน้ำจากเหยือกโดยเจาะรูในเหยือก หากเหยือกมีขนาดเล็กกว่าแก้ว เราก็จะไม่สามารถเทน้ำลงในแก้วได้ เพื่ออธิบายในแง่อิเล็กทรอนิกส์ เหยือกมี "แรงดันไฟฟ้า" มากกว่า "แรงดันไฟฟ้า" ของแก้ว

ดังนั้นผู้อ่านที่รักหลักการทำงานของซีเนอร์ไดโอดทั้งหมดจึงมีอยู่ในแก้ว ไม่ว่าเราจะเทกระแสอะไรลงไป (แน่นอนว่าด้วยเหตุผลไม่เช่นนั้นแก้วจะพัดพาไปและแตก) แก้วก็จะเต็มอยู่เสมอ แต่จำเป็นต้องเทจากด้านบน ซึ่งหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าที่เราใช้กับซีเนอร์ไดโอดจะต้องสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด

การทำเครื่องหมายซีเนอร์ไดโอด

เพื่อที่จะค้นหาแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอดของโซเวียต เราจำเป็นต้องมีหนังสืออ้างอิง ตัวอย่างเช่นในภาพด้านล่างมีซีเนอร์ไดโอดโซเวียต D814V:

เรากำลังมองหาพารามิเตอร์สำหรับมัน ไดเรกทอรีออนไลน์บนอินเทอร์เน็ต อย่างที่คุณเห็น แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ อุณหภูมิห้องประมาณ 10 โวลต์

ซีเนอร์ไดโอดต่างประเทศจะถูกทำเครื่องหมายได้ง่ายกว่า หากมองใกล้ ๆ คุณจะเห็นข้อความง่ายๆ:

5V1 - หมายถึงแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอดนี้คือ 5.1 โวลต์ ง่ายกว่ามากใช่ไหม?

แคโทดของซีเนอร์ไดโอดต่างประเทศจะมีแถบสีดำกำกับไว้เป็นส่วนใหญ่

วิธีตรวจสอบซีเนอร์ไดโอด

จะตรวจสอบซีเนอร์ไดโอดได้อย่างไร? ใช่แล้ว เหมือนกับ! คุณสามารถดูวิธีตรวจสอบไดโอดได้ในบทความนี้ มาตรวจสอบซีเนอร์ไดโอดของเรากัน เราตั้งค่าให้ต่อเนื่องและติดโพรบสีแดงเข้ากับขั้วบวก และติดโพรบสีดำเข้ากับแคโทด มัลติมิเตอร์ควรแสดงแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า

เราสลับโพรบและดูอันหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าซีเนอร์ไดโอดของเราพร้อมรบเต็มที่

ถึงเวลาสำหรับการทดลองแล้ว ในวงจรซีเนอร์ไดโอดจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวต้านทาน:

ที่ไหน Uin - แรงดันไฟฟ้าขาเข้า, Uout.st

– แรงดันไฟฟ้าขาออกที่เสถียร

หากเราดูแผนภาพอย่างใกล้ชิด เราจะไม่ได้อะไรมากไปกว่าตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ทุกอย่างที่นี่เป็นระดับประถมศึกษาและเรียบง่าย:

Uin=Uout.stab +ยูรีซิสเตอร์

หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง: แรงดันไฟฟ้าขาเข้าเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าบนซีเนอร์ไดโอดและตัวต้านทาน โครงการนี้เรียกว่าบนซีเนอร์ไดโอดตัวเดียว การคำนวณโคลงนี้อยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้ แต่ถ้าใครสนใจ google it ;-)

เอาล่ะ เรามาต่อวงจรกันดีกว่า เราใช้ตัวต้านทานที่มีค่าระบุ 1.5 กิโลโอห์มและซีเนอร์ไดโอดที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ 5.1 โวลต์ ทางด้านซ้ายเราเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและทางด้านขวาเราวัดแรงดันไฟฟ้าผลลัพธ์ด้วยมัลติมิเตอร์:

ตอนนี้เราตรวจสอบการอ่านมัลติมิเตอร์และแหล่งจ่ายไฟอย่างระมัดระวัง:

ดังนั้น แม้ว่าทุกอย่างชัดเจนแล้ว มาเพิ่มความตึงเครียดกันดีกว่า... อ๊ะ! แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของเราคือ 5.5 โวลต์ และแรงดันไฟฟ้าขาออกของเราคือ 5.13 โวลต์! เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอดคือ 5.1 โวลต์ ดังที่เราเห็น จึงมีความเสถียรอย่างสมบูรณ์แบบ

ลองเพิ่มโวลต์เข้าไปอีก แรงดันไฟฟ้าขาเข้าคือ 9 โวลต์ และซีเนอร์ไดโอดคือ 5.17 โวลต์! อัศจรรย์!

นอกจากนี้เรายังเพิ่ม... แรงดันไฟฟ้าขาเข้าคือ 20 โวลต์และเอาต์พุตราวกับว่าไม่มีอะไรเกิดขึ้นคือ 5.2 โวลต์! 0.1 โวลต์ถือเป็นข้อผิดพลาดเล็กน้อย ในบางกรณีก็สามารถละเลยได้

คุณลักษณะของโวลต์-แอมแปร์ของซีเนอร์ไดโอด

ฉันคิดว่าการพิจารณาคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน (VAC) ของซีเนอร์ไดโอดจะไม่เสียหาย มีลักษณะดังนี้:

ที่ไหน

ต่างประเทศ– กระแสไปข้างหน้า, A

ขึ้น– แรงดันไปข้างหน้า, V

พารามิเตอร์ทั้งสองนี้ไม่ได้ใช้ในซีเนอร์ไดโอด

เอ่อ– แรงดันย้อนกลับ, V

สหรัฐอเมริกา– แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่กำหนด, V

เกาะ– จัดอันดับปัจจุบันเสถียรภาพ A

ค่าที่กำหนดหมายถึงพารามิเตอร์ปกติที่สามารถใช้งานองค์ประกอบวิทยุในระยะยาวได้

ไอแมกซ์– กระแสซีเนอร์ไดโอดสูงสุด, A

อิมมิน– กระแสซีเนอร์ไดโอดต่ำสุด, A

ไอสท์, ไอแมกซ์, ไอมิน – นี่คือกระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดเมื่อทำงาน

เนื่องจากซีเนอร์ไดโอดทำงานในขั้วย้อนกลับ ซึ่งแตกต่างจากไดโอด (ซีเนอร์ไดโอดเชื่อมต่อกับแคโทดที่ขั้วบวก และไดโอดที่มีแคโทดอยู่ที่ลบ) ดังนั้นพื้นที่ทำงานจะเป็นพื้นที่ที่ทำเครื่องหมายด้วยสี่เหลี่ยมสีแดงทุกประการ .

ดังที่เราเห็น เมื่อแรงดันไฟฟ้า Urev กราฟของเราเริ่มลดลง ในเวลานี้สิ่งต่อไปนี้เกิดขึ้นในซีเนอร์ไดโอด: สิ่งที่น่าสนใจเหมือนพังทลาย กล่าวโดยสรุปคือไม่สามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้กับตัวเองได้อีกต่อไปและในเวลานี้กระแสในซีเนอร์ไดโอดก็เริ่มเพิ่มขึ้น สิ่งสำคัญที่สุดคืออย่าหักโหมกระแสมากกว่า Imax ไม่เช่นนั้นซีเนอร์ไดโอดจะเสียหาย โหมดการทำงานที่ดีที่สุดของซีเนอร์ไดโอดถือเป็นโหมดที่กระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดอยู่ตรงกลางระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุด นี่คือสิ่งที่จะปรากฏบนกราฟ จุดปฏิบัติการโหมดการทำงานของซีเนอร์ไดโอด (ทำเครื่องหมายด้วยวงกลมสีแดง)

บทสรุป

ก่อนหน้านี้ ในช่วงเวลาของชิ้นส่วนที่หายากและเป็นจุดเริ่มต้นของยุครุ่งเรืองของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มักใช้ซีเนอร์ไดโอดเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟขาออกอย่างผิดปกติ ในหนังสือโซเวียตเก่าเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถดูส่วนนี้ของวงจรแหล่งจ่ายไฟต่างๆ:

ทางด้านซ้ายในกรอบสีแดง ฉันทำเครื่องหมายส่วนของวงจรจ่ายไฟที่คุณคุ้นเคย ที่นี่เราได้รับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ทางด้านขวาในกรอบสีเขียวคือแผนภาพการรักษาเสถียรภาพ ;-)

ปัจจุบันตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสามเทอร์มินัล (แบบรวม) กำลังแทนที่ตัวปรับความเสถียรโดยใช้ซีเนอร์ไดโอดเนื่องจากจะทำให้แรงดันไฟฟ้ามีเสถียรภาพดีขึ้นหลายเท่าและมีการกระจายพลังงานที่ดี

ในอาลีคุณสามารถใช้ซีเนอร์ไดโอดทั้งชุดได้ทันทีตั้งแต่ 3.3 โวลต์ถึง 30 โวลต์ เลือก ตามรสนิยมและสีของคุณ

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ มีการใช้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบพาราเมตริกเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานต่ำ ตอนนี้การใช้ตัวปรับเสถียรภาพการชดเชยสัญญาณรบกวนต่ำ เช่น ADP3330 หรือ ADM7154 นั้นถูกกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์จำนวนหนึ่งในการผลิตอยู่แล้วได้ใช้เครื่องทำให้คงตัวแบบพาราเมตริกอยู่แล้ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องคำนวณได้ แผนภาพทั่วไปของตัวกันโคลงแบบพาราเมตริกจะแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 แผนผังของโคลงแบบพาราเมตริก

บน ภาพนี้แผนภาพของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าเชิงบวกจะปรากฏขึ้น หากจำเป็นต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าเชิงลบให้คงที่ ให้วางซีเนอร์ไดโอดในทิศทางตรงกันข้าม แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพถูกกำหนดโดยประเภทของซีเนอร์ไดโอด

การคำนวณโคลงจึงลดลงเหลือเพียงการคำนวณตัวต้านทาน ร 0 . ก่อนที่คุณจะเริ่มคำนวณ คุณควรตัดสินใจเกี่ยวกับปัจจัยหลักที่ทำให้ไม่เสถียร:

• แรงดันไฟฟ้าขาเข้า;
• การบริโภคในปัจจุบัน

แรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ไม่เสถียรพร้อมการใช้กระแสไฟฟ้าที่เสถียรมักปรากฏในแหล่งแรงดันอ้างอิงสำหรับตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลและดิจิทัลเป็นแอนะล็อก สำหรับพาราเมตริกโคลงที่จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์เฉพาะชิ้น จำเป็นต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟเอาท์พุตด้วย ในวงจรที่แสดงในรูปที่ 1 ที่แรงดันอินพุตคงที่ กระแส ฉันจะมั่นคงตลอดไป หากโหลดกินกระแสน้อยลง ส่วนเกินจะเข้าสู่ซีเนอร์ไดโอด

ฉัน = ฉันเซนต์ + ฉัน n (1)

ดังนั้นกระแสโหลดสูงสุดต้องไม่เกินกระแสสูงสุดของซีเนอร์ไดโอด หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าไม่คงที่ (และสถานการณ์นี้เป็นเรื่องปกติมาก) ช่วงการเปลี่ยนแปลงที่อนุญาตของกระแสโหลดจะลดลงอีก ความต้านทานของตัวต้านทาน ร 0 คำนวณตามกฎของโอห์ม การคำนวณใช้ค่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าขั้นต่ำ

(2)

ช่วงสูงสุดของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสามารถกำหนดได้โดยใช้กฎของ Kirhoff หลังจากการแปลงเล็กน้อย สามารถลดลงเป็นสูตรต่อไปนี้:

(3)

ดังนั้นการคำนวณค่าโคลงแบบพาราเมตริกจึงค่อนข้างง่าย นี่คือสิ่งที่ทำให้มันน่าดึงดูด อย่างไรก็ตาม เมื่อเลือกประเภทของโคลง คุณควรคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าซีเนอร์ไดโอด (แต่ไม่ใช่โคลง) เป็นแหล่งกำเนิดของสัญญาณรบกวน ดังนั้นจึงไม่ควรใช้โคลงที่อธิบายไว้ในอุปกรณ์วิทยุที่สำคัญ ฉันขอย้ำอีกครั้งว่าเมื่อออกแบบอุปกรณ์ใหม่ ตัวป้องกันเสถียรภาพการชดเชยเสียงรบกวนต่ำขนาดเล็ก เช่น ADP7142 จะเหมาะกว่าในการเป็นแหล่งพลังงานสำรอง

วรรณกรรม:

1. ซาจเนฟ เอ.เอ็ม., โรกูลิน่า แอล.จี., อับรามอฟ เอส.เอส. “แหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์และระบบสื่อสาร”: บทช่วยสอน/ สถาบันการศึกษาของรัฐที่มีการศึกษาวิชาชีพชั้นสูง SibGUTI. โนโวซีบีสค์, 2551 – 112 วิ
2. อาลีฟ ไอ. หนังสืออ้างอิงไฟฟ้า. – ฉบับที่ 4 ถูกต้อง – อ.: IP Radio Soft, 2549. – 384 หน้า
3. เกย์เทนโก อี.เอ็น. แหล่งพลังงานสำรอง การออกแบบวงจรและการคำนวณ คู่มือการศึกษา – ม., 2551. – 448 น.
4. แหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์และระบบโทรคมนาคม: ตำราเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย / V.M. Bushuev, V.A. เดมินสกี้, แอล.เอฟ. Zakharov และคนอื่น ๆ - M. , 2009 – 384 น.
5. ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบพาราเมตริก การคำนวณโคลงพาราเมตริกที่ง่ายที่สุดโดยใช้ซีเนอร์ไดโอด (http://www.radiohlam.ru/)

ความคงตัวเป็นแบบพาราเมตริกและการชดเชย หลักการทำงานของพารามิเตอร์คือใช้คุณสมบัติพิเศษขององค์ประกอบ พารามิเตอร์ซึ่งได้แก่ ความต้านทาน เปลี่ยนแปลงเพื่อให้มีเสถียรภาพ

ด้านล่างนี้เป็นคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์ธรรมดา (a) และซิลิคอนซีเนอร์ไดโอด (b):

โคลงปัจจุบัน

ในตอนแรกความต้านทานขององค์ประกอบจะเปลี่ยนไปเพื่อให้กระแสในนั้นเกือบจะคงที่ภายในขอบเขตที่สำคัญของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบ ในทางกลับกัน - ด้วย การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญกระแสไฟจะมีแรงดันเกือบคงที่ ดังนั้นจึงสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ (หรืออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ ที่มีลักษณะคล้ายคลึงกัน) เพื่อรักษาเสถียรภาพของกระแสไฟฟ้าได้ และซีเนอร์ไดโอดสามารถใช้เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ได้ ด้านล่างนี้เป็นวงจรสำหรับการรักษาเสถียรภาพในปัจจุบัน:

ในการคำนวณ ขั้นแรกเลือกองค์ประกอบเสถียรภาพ CE ที่มีลักษณะที่เหมาะสมและกระแส I st (ดูรูปด้านบน ก- แรงดันไฟฟ้าที่จะใช้กับองค์ประกอบนี้ถูกกำหนดให้เป็นแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการทำให้เสถียร:

ในกรณีนี้โหลดจะมีแรงดันไฟฟ้า I st R n จากข้อมูลเหล่านี้ ค่าของ Uin ที่ต้องใช้กับโคลงจะถูกคำนวณ:

การคำนวณโคลงปัจจุบันจะเสร็จสมบูรณ์

ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า

ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่แสดงในแผนภาพด้านล่างได้รับการคำนวณในทำนองเดียวกัน:

ขึ้นอยู่กับค่าที่กำหนดของ U st จะมีการเลือกซีเนอร์ไดโอดที่เหมาะสม และฉัน ต่ำสุด และฉัน สูงสุด จะถูกกำหนดจากคุณลักษณะของมัน เมื่อใช้ข้อมูลเหล่านี้ ปัจจุบัน I st = (I min + I max)/2 จะถูกคำนวณ กระแสรวม I ในเท่ากับ I st + U st / R n เพื่อให้การสนับสนุนที่โหลด U st = I st R n เมื่อแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายลดลงแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายที่อินพุต U in จะถูกเลือกสูงกว่า U st 20 เปอร์เซ็นต์ ส่วนเกินนี้จะใช้กับตัวต้านทานบัลลาสต์ R b ซึ่งจะหาค่าได้โดยใช้สูตร:

ในการกำหนดคุณภาพของโคลงได้มีการนำค่าสัมประสิทธิ์การรักษาเสถียรภาพมาใช้ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของการเบี่ยงเบนสัมพัทธ์ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าต่อการเบี่ยงเบนสัมพัทธ์ของแรงดันไฟฟ้าที่โหลด:

ที่ K st = 1 ไม่มีความเสถียร ยิ่ง Kst แตกต่างจากความสามัคคีมากเท่าใด เสถียรภาพก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น

สำหรับสารเพิ่มความคงตัวแบบพาราเมตริก ค่าสัมประสิทธิ์การรักษาเสถียรภาพไม่มากนัก สำหรับการป้องกันภาพสั่นไหวคุณภาพสูง จะใช้สิ่งที่เรียกว่าตัวกันเสถียรภาพการชดเชย องค์ประกอบเสถียรภาพในนั้นคือทรานซิสเตอร์ธรรมดาซึ่งได้รับการควบคุมโดยอัตโนมัติเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมเปลี่ยนแปลงและชดเชยความเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าที่เข้ามา

โคลงแบบพาราเมตริกคืออุปกรณ์ที่แรงดันไฟขาออกหรือกระแสคงที่ตามค่าที่กำหนดเนื่องจากพารามิเตอร์ขององค์ประกอบวิทยุอิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาใช้คุณสมบัติไม่เชิงเส้นของคุณลักษณะ (โวลต์-แอมแปร์, แอมแปร์-โวลต์, โอห์ม-ดีกรี, เวเบอร์-แอมแปร์, โวลต์-วินาที ฯลฯ) ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ องค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ซีเนอร์ไดโอด เทอร์มิสเตอร์ โช้คอิ่มตัว เป็นต้น

ตัวปรับเสถียรภาพแบบพาราเมตริกสามารถทำให้แรงดันไฟฟ้าตรงหรือไฟฟ้ากระแสสลับคงที่ได้ อย่างไรก็ตาม ในทั้งสองกรณีจะมีพารามิเตอร์ที่ค่อนข้างต่ำ ในอุปกรณ์เก่า มีการใช้เพราะวงจรที่เรียบง่ายและราคาถูก ในปัจจุบัน พวกมันถูกแทนที่ด้วยตัวควบคุมการชดเชยแบบรวมหรืออุปกรณ์จ่ายไฟสำรอง อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของการชดเชยและแรงดันไฟฟ้า จำเป็นต้องทราบหลักการทำงานของเครื่องปรับเสถียรภาพแบบพาราเมตริก

ตัวอย่างของตัวปรับเสถียรภาพแบบพาราเมตริก ให้พิจารณาตัวปรับแรงดันไฟฟ้า โดยปกติแล้วจะใช้ไดโอดซีเนอร์แบบเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งทำงานในบริเวณที่กระแสไฟฟ้าขัดข้องในส่วนย้อนกลับของลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน ดังนั้นซีเนอร์ไดโอดจึงเปิดในทิศทางตรงกันข้าม ความล้มเหลวของไดโอดนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากกระแสที่ไหลผ่านไดโอดถูกจำกัดโดยตัวต้านทานภายนอก โครงการคลาสสิกตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบพาราเมตริกบนซีเนอร์ไดโอดแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1. วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าซีเนอร์ไดโอด

เราจะหารือในบทความถัดไป แต่ตอนนี้เราจะมาดูพารามิเตอร์ของซีเนอร์ไดโอดให้ละเอียดยิ่งขึ้น ตัวอย่างของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 ลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันของซีเนอร์ไดโอด

พารามิเตอร์ของซีเนอร์ไดโอดจะระบุถึงกระแสไฟฟ้าคงตัวขั้นต่ำที่การพังทลายเริ่มต้นขึ้นและกระแสไฟฟ้าคงตัวสูงสุดที่จุดเชื่อมต่อ pn ไม่ถูกทำลายเนื่องจากความร้อนจากความร้อน พารามิเตอร์หลักของซีเนอร์ไดโอดคือ:

• แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพ คุณ st และขีดจำกัดของการเปลี่ยนแปลง Δ คุณเซนต์;
• จัดอันดับปัจจุบัน ฉันชื่อและขีดจำกัดของการเปลี่ยนแปลง ฉันเซนต์มิน... ฉันเซนต์สูงสุด;
• การกระจายพลังงานสูงสุดที่อนุญาต ปพิเศษ = คุณเซนต์ × ฉันเซนต์สูงสุด;
• ความต้านทานที่แตกต่างกันในพื้นที่ทำงาน ร ดี;
• ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความเครียด (TCV) แอลฟา ที.

พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของซีเนอร์ไดโอดคือ แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพ- ซีเนอร์ไดโอดผลิตแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 3 ถึง 400 V ขึ้นอยู่กับ ความหนา p-nการเปลี่ยนแปลง ในกรณีนี้ ขึ้นอยู่กับความหนาของทางแยก การพังทลายอาจเป็นหิมะถล่มหรืออุโมงค์ หากจำเป็นต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าให้ต่ำกว่า 3 โวลต์ก็จะใช้ตัวปรับความเสถียร พวกเขาใช้สาขาตรงของคุณลักษณะแอมพลิจูด-ความถี่เพื่อรักษาเสถียรภาพ ดังนั้นวงจรของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบพาราเมตริกจึงเปลี่ยนไป ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แผนผังของตัวกันโคลงแบบพาราเมตริกบนตัวกันโคลง

ความต้านทานที่แตกต่างกันซีเนอร์ไดโอดมักจะถูกกำหนดโดยความต้านทานโอห์มมิกของเซมิคอนดักเตอร์ ตามลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันสามารถกำหนดได้ดังนี้:

(1)

มันเป็นค่าความต้านทานที่แตกต่างกันของซีเนอร์ไดโอดที่กำหนดการพึ่งพาแรงดันเอาต์พุตของโคลงพาราเมตริกกับการใช้กระแสโหลด

พารามิเตอร์ที่สำคัญไม่แพ้กันก็คือ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแรงดันไฟฟ้า- ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ไวต่ออุณหภูมิมากและลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันจะเปลี่ยนไปเมื่อถูกความร้อน ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของซีเนอร์ไดโอดแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 การเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ

สำหรับ ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งใช้เป็นสารกันโคลง TKN แอลฟา ที= 0.1% ต่อองศาเซลเซียส นี่เป็นค่าที่มากเกินไปสำหรับตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่มีความแม่นยำ ในขณะเดียวกัน ไม่ว่า TKN จะเป็นลบหรือบวกก็ขึ้นอยู่กับประเภทของการแยกย่อย เมื่อแรงดันเสถียรภาพน้อยกว่า 6.2 V จะเป็นลบ และเมื่อแรงดันเสถียรภาพมากกว่าค่านี้ จะเป็นบวก ดังนั้นจึงผลิตไดโอดซีเนอร์ที่มีความแม่นยำสำหรับแรงดันไฟฟ้านี้ ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเล็กน้อย คุณสามารถใช้สาขาตรงของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันได้ โดยที่แรงดันตกคร่อมจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น หากเปิดซีเนอร์ไดโอดในทิศทางตรงกันข้ามดังแสดงในรูปที่ 5 การพึ่งพาแรงดันเสถียรภาพต่ออุณหภูมิจะลดลงอย่างมาก (ตัวอย่างเช่น ซีเนอร์ไดโอดในประเทศ KS170)

รูปที่ 5. วงจรภายในของซีเนอร์ไดโอดที่มีความแม่นยำ

การแสดงแบบกราฟิกของซีเนอร์ไดโอดที่มีความแม่นยำจะแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 การแสดงภาพเชิงสัญลักษณ์ของไดโอดซีเนอร์ที่มีความแม่นยำ

ในวงจรการเชื่อมต่อของซีเนอร์ไดโอดนี้ คุณไม่ต้องกังวลกับการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องเพราะว่า ซีเนอร์ไดโอดแบบสมมาตรมีแรงดันไฟฟ้าคงที่เท่ากัน