Stabilizator de tensiune cu dioda Zener

Stabilizator de tensiune cu dioda Zener.

Rolul stabilizatorului de tensiune este de a mentine tensiunea la iesirea sa constanta, in conditiile in care tensiunea de la intrare, sau curentul prin rezistenta de sarcina, sau temperatura de lucru poate varia intre anumite limite. Acest circuit este utilizat in sursele de alimentare ale sistemelor electronice.

Elementul principal, care asigura stabilizarea tensiunii la iesirea stabilizatorului este dioda Zener, care, atunci cand functioneaza in regiunea de strapungere, mentine tensiunea intre terminalele sale la o valoare constanta si egala cu tensiunea de strapungere V_Z, pentru un domeniu extins de valori [I_ZMINI_ZMAX] pe care curentul prin dioda le poate avea (vezi Figura 11).

Figura 25. Stabilizator de tensiune cu dioda Zener.

In Figura 25 este prezentata schema celui mai simplu stabilizator de tensiune cu dioda Zener. Rezistenta R este rezistenta de polarizare a diodei Zener. Valoarea acestei rezistente trebuie astfel aleasa incat dioda Zener sa se mentina permanent in regiunea de strapungere, indiferent de valoarea tensiunii de intrare. Daca rezistenta de polarizare R este corect aleasa, atunci tensiunea de iesire v_o, furnizata rezistentei de sarcina R_L, se mentine la o valoare constanta si egala cu tensiunea de strapungere a diodei Zener, desi tensiunea de intrare variaza in interiorul domeniului de valori v_iI[V_iMINV_iMAX] si curentul prin rezistenta de sarcina variaza in interiorul domeniului de valori i_oI[I_oMINI_oMAX]:

3.14

Se poate demonstra ca, pentru buna functionare a stabilizatorului, rezistenta de polarizare R trebuie sa fie aleasa in domeniul de valori:

3.15

unde V_Z, I_ZMIN si I_ZMAX sunt parametrii diodei alese (luati din catalogul de diode), iar restul valorilor sunt impuse de cerintele de proiectare. Pentru imbunatatirea performantelor stabilizatorului, valoarea lui R se alege cat mai apropiata de valoare maxima a intervalului de valori de mai sus. In cazul in care, dupa calcularea limitelor intervalului de valori de mai sus, se constata ca limita inferioara este mai mare decat limita superioara (numeric este posibil sa se ajunga la o asemenea situatie), atunci trebuie aleasa o alta dioda Zener, care sa aiba un parametru I_ZMIN mai mic si un parametru I_ZMAX mai mare.

In cazul in care rezistenta R este aleasa dupa procedura indicata mai sus, formele de unda ale tensiunilor de intrare, respectiv de iesire vor fi conform Figurii 26.

Figura 26. Formele de unda pentru tensiunilor de intrare, respectiv de iesire ale stabilizatorului.

Stabilizatoarele de tensiune sunt utilizate in sursele de alimentare. Tensiunea de la intrarea stabilizatorului este chiar tensiunea obsinuta la iesirea redresorului (vezi laboratorul - surse de alimentare).