الکترونیک نحوه محاسبه مقاومت دیود زنر

[SONIC]

درود دوستان و همراهان عزیز.

در این پست قصد دارم نحوه محاسبه مقاومت دیود زنر را بصورت ساده و مختصر ارائه و توضیح دهم.

مقدمه:

دیود زنر چیست؟
دیودهای زنر نیمه هادی هستند که برای تنظیم ولتاژ DC ورودی به هر ولتاژ خروجی مورد نظر استفاده می شوند. مقدار ولتاژ خروجی تنظیم شده مستقیماً به مقدار دیود زنر بستگی دارد.
با این حال، تمام دیودهای زنر که در برابر جریان های بالا آسیب پذیر هستند و به شدت به یک مقاومت محدود کننده جریان برای کنترل حداکثر جریان از طریق دیود زنر نیاز دارند.
این مقاومت همچنین تعیین می کند که بار خروجی چه مقدار حداکثر جریان را می تواند بدست آورد. بنابراین، مقاومت دیود زنر باید به گونه ای انتخاب شود که ایمنی مناسب دیود زنر را در برابر جریان بیش از حد تضمین کند و همچنین جریان کافی برای بار خروجی را فراهم کند تا بتواند بهینه عمل کند.

:sun: همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، R1 و دیود زنر D1 ولتاژ ورودی VIN را به VOUT ولتاژ خروجی مورد نظر کاهش می دهد.

برای دیدن لینک ها باید ثبت نام کنید

​

ولتاژ کار دیود زنر توسط سازنده آن مشخص می شود. هنگام انتخاب دیود زنر، ولتاژ کاری آن را با ولتاژ VOUT مورد نیاز باید مطابقت می دهیم.

اتلاف قدرت
یکی دیگر از پارامترهای مهم دیود زنر اتلاف توان آن است که با فرمول زیر ارائه می شود:

P = VOUT x IMAX

همانطور که VOUT توسط بار تعیین می شود، Imax نیز توسط بار تعیین می شود. Imax نیز با مقاومت و وات مقاومت R1 تعیین می شود.

به طور دقیق، VOUT و Imax هر دو با حداقل و حداکثر مقدار جریان بار تعیین می شوند.

این به این دلیل است که ابتدا جریان باید از مقاومت R1 قبل از عبور از دیود زنر و بار عبور کند. بنابراین جریان R1 را می توان از فرمول زیر بیان کرد:

IR = IZ + IL (فرمول شماره 1)

در اینجا، IR = جریان از طریق مقاومت R1
IZ = جریان از طریق دیود زنر D1
IL = جریان از طریق بار خروجی

محاسبه جریان از طریق مقاومت دیود زنر

اگر ولتاژ ورودی VIN و ولتاژ خروجی VOUT را نسبتاً ثابت و ثابت در نظر بگیریم، جریان عبوری از مقاومت R1 متناسب با ولتاژ دو طرف آن خواهد بود (طبق قانون اهم). این را می توان با معادله زیر بیان کرد:

IR = ( VIN - VOUT) / R (فرمول شماره 2)

با ترکیب (فرمول شماره 1) و (فرمول شماره 2) به دست می آید:

(VIN - VOUT) / R = IZ + IL (فرمول شماره 3)
همانطور که قبلاً فرض شد، (VIN - VOUT) بسیار ثابت است. بنابراین وقتی جریان بار حداقل باشد ( آن را ILmin می نامیم)، جریان عبوری از دیود زنر حداکثر خواهد بود ( آن را ILmax می نامیم). با جایگزینی این عوامل در فرمول شماره 3 بالا، به دست می‌آییم:

(VIN - VOUT) / R = ILmax + ILmin (فرمول شماره 4)

اگر فرض کنید باری داریم که فقط حداکثر جریان را می طلبد، جریان عبوری از دیود همیشه ناچیز خواهد بود. بنابراین معادله فوق را می توان به معادله زیر کاهش داد:

(VIN - VOUT) / R = ILmax (فرمول شماره 5)

معادله بالا به سادگی به ما می گوید که مقاومت R1 باید نه تنها برای محافظت از دیود بلکه برای تامین جریان کافی برای بار انتخاب شود.

حال می‌توانیم معادله بالا را به صورت زیر تنظیم کنیم:

R = (VIN - VOUT) / ILmax (فرمول شماره 6)

هنگامی که معادله بالا حل شد و مقدار R را به دست آوردیم، به راحتی می توانیم قدرت مقاومت را با استفاده از معادله زیر محاسبه کنیم:

P = (ILmax) 2 x R (فرمول شماره 7)

محاسبات بالا به طور کامل نحوه محاسبه مقاومت دیود زنر را توضیح می دهد!

حداکثر جریان معکوس

همچنین تعیین حداکثر جریان معکوس دیود زنر برای ما امکان پذیر است. این را می توان با تنظیم مجدد معادله شماره 4 و جایگزینی آن در معادله شماره 5 انجام داد:

Imax = ILmax - ILmin (فرمول شماره 8)

معادله بالا به سادگی نشان می دهد که دیود زنر اتلاف جریان خود را تنظیم می کند و حداکثر و حداقل جریان بار را جبران می کند.

همچنین نشان می‌دهد که دیود زنر جریان را از طریق مقاومت می‌کشد تا افت ولتاژی در مقاومت ایجاد کند، که به طور متناسب ولتاژ بار را کاهش می‌دهد.


موفق باشید.
اسفند 1401