Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów

x-fly 15 Paź 2014 12:25 2709 17
  • #1 15 Paź 2014 12:25
    x-fly
    Poziom 9  

    Dzień dobry,
    proszę o krótkie wyjaśnienie, nie jestem w stanie tego opanować chociaż to takie proste. Chodzi o diodę Zenera w najprostszym układzie z rezystorem ustalającym prąd, rezystor w szeregu z diodą a Uwy pobierane z diody (dioda zenera oczywiście spolaryzowana zaporowo), na wejściu mam Uzas= 4,9V z zasilacza stabilizowanego (wydajność prądowa 1A), napięcie zenera Uz= 3V6, wg tego co wiem i co jest napisane wszędzie to napięcie na rezystorze będzie Ur= Uzas-Uz= 1,3V, dioda zenera to mały szklaczek Pmax= 500mW, przyjmuję prąd diody Iz= ~5mA, do tego odbiornik pobierze w szczycie 70mA razem 75mA, i taki prąd należy przyjąć że ma płynąć przez R przy Ur= 1,3V, R=U/I= 1,3V/75mA=~ 18 [Omów], bez obciążenia przez Dz będzie płynął prąd 75mA, P= 75mA*3,6V= 270mW czyli nic złego się nie wydarzy (Pmax= 500mW, I zenera max= 140mA wg noty katalogowej), Dz powinna pomimo braku obciążenia stabilizować napięcie i miernik cyfrowy powinien wskazać prawidłowy pomiar w okolicach 3,6V ?
    ALE tak się nie dzieje..
    Po zmontowaniu układu miernik pokazuje bez obciążenia 4,3V a po obciążeniu diodą LED napięcie dość wolno stabilizuje się na poziomie 3,6V a przez diodę LED płynie prąd około 75mA. Jeśli ograniczę prąd diody do około 7,5mA (rezystorem 160 Omów) to napięcie stabilizacji (U na diodzie Zenera) wynosi 4,2V czyli nie ma stabilizacji.

    Bardzo proszę o wyjaśnienie bo nie rozumiem dlaczego tak się dzieje..

    Dziękuję

    0 17
  • #4 15 Paź 2014 13:19
    x-fly
    Poziom 9  

    speedy9 napisał:
    Przeczytaj ten artykuł: http://elektro.w.interia.pl/faq/11.html
    Wyjaśnia dobrze zależność prądu diody od prądu obciążenia. Powinien rozwiać wątpliwości.


    Właśnie z tego opisu korzystam i prosze się na mne nie denerwować ale nie do końca rozumiem zależność prądu zenera od napięcia zenera > w praktyce <. Charakterystyki w nocie katalogowej są dla całej serii i są mało dokładne (skala jest mało dokładna) i nie potrafię z nich wywnioskować tej rozbieżności o której piszecie. Podany opis przeczytałem kilkukrotnie jak nie więcej razy i nim się sugerowałem robiąc układ. Jeszcze raz w skrócie napiszę że przyjmując prąd obciążenia 75mA bez obciążenia mam nie 3V6 a 4V3 co jest niedopuszczalne bo zasilam tym małego scalaka.

    Proszę o wyrozumiałość i wyjaśnienie. Częściowo i "na farta" rozwiązałem problem stosując zenerkę większej mocy i przypuszczam że rozrzut jej parametrów jest mniejszy jeśli chodzi o zależność Uz względem Iz o której korrus napisałeś i dlatego spełnia swoje zadanie. Ale dalej nie rozumiem tej zależności w praktyce.

    Proszę o wyjaśnienie..

    p.s.
    Wraz ze wzrostem prądu płynącego przez Dz maleje napięcie na Dz ale to przeczy idei tego elementu że Uz ma być stabilne (oczywiście w pewnych granicach). W jaki sposób "wstrzelić" się w przedział prądu obciążenia taki aby zarówno bez obciążenia jak i z pełnym obciążeniem (75mA) dioda stabilizowała ?

    0
  • #5 15 Paź 2014 14:33
    speedy9
    Pomocny dla użytkowników

    Twoje rozumowanie jest właściwe i teoretycznie wszystko powinno działać. Może tamta Zenerka była uszkodzona?
    A szczerze, to może łatwiej by było wstawić szeregowo 3 zwykłe diody krzemowe w kierunku przewodzenia, które obniżą napięcie do odpowiedniego poziomu?

    0
  • #6 15 Paź 2014 15:19
    x-fly
    Poziom 9  

    Dziękuje za odpowiedzi, sprawdzałem na 4 nowych diodach wcześniej ani razu nie lutowanych prosto ze sklepu, na dwóch 3V6 i dwóch 3V0 i to samo, na tych drugich na wyjściu zamiast 4V3 było 3V7 więc obniżyło się o 0,6V czyli o tyle o ile mniejsze było Uz samej diody, na zenerce 3V6 większej mocy (1,4W) i rezystorze 33 [Omy] Uzas=4,9V Uwy= 3,46V zadowala mnie to ale dalej nie rozumiem o co "kam an". Jedyne wytłumaczenie to to co napisałem że duża ma mniejszy rozrzut parametrów i utrzymuje stabilne U w zakresie zmian prądu od kilku do (aż ?) kiludziesięciu [mA].

    Dalej proszę o podpowiedzi. Oczywiście że można użyć zwykłych D ale to nieeleganckie a co ważniejsze zajmuje więcej miejsca. Uważam że czarów nie ma w tym temacie a tylko brak dostatecznej wiedzy w pewnym zakresie. Tu akurat jakiś szczególik jest pominięty którego nie znam i nie mogę się doszukac chociaż cały czas szukam alternatywnie po gogle. Sprawdzam też w gogle grafika przykładowe charakterystyki. Katalog podaje +-5% więc niemożliwością jest żeby Uwy=4V3 dla diody o Uz=3V6 mieściło się w tym zakresie. Katalog podaje jednoznacznie UzMin=3,4 oraz UzMax=3,8. Nie chodzi więc o zakres tolarancji napięcia stabilizowanego tylko o coś innego. Przychodzi mi do głowy kwestia za dużego prądu ale katalog podaje że może on wynosić 140mA a ja operuję w połowie tej wartości. Nie rozumiem w czym tkwi szkopuł. Ajajaj, taki drobiażdżek że tak powiem.. Proszę o sugestie gdzie tkwi nie tyle problem co brak elementarnej wiedzy. Diody na pewno nie są uszkodzone.

    0
  • #7 15 Paź 2014 16:11
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Podejrzewam, że źle mierzysz- jakiś błąd, może bateria multimetru?
    Napięcie diod Zenera podawane jest z określoną dokładnoscią (zwykle 5%) ale dla konkretnego prądu diody, zwykle jest to Izmin, dla diod małej mocy to zwykle wynosi ok. 2-5mA. Ze wzrostem prądu Iz wzrasta Uz co wynika z rezystancji dynamicznej diody Zenera Rz=dUz/dIz - ale znowu dla konkretnego Iz - wszystko jest w datasheet danej diody.
    Dla tak dużych prądów rzędu 50-100mA nie stosuje się diod Zenera ale scalone stabilizatory napiecia regulowane i nieregulowane, głównie dlatego że dioda zenera to stabilizator równoległy, który "zżera" energię, a scalony jest stabilizatorem szeregowym, oraz że scalony zapewnia bardzo dobrą stabilizację od Uwe, od Iobc, od temp. - w przeciwieństwie do diody Zenera, która stabilizuje kiepsko, ma spory wsp. temperaturowy.
    Ale czytaj - to wszystko jest w sieci.

    0
  • #8 16 Paź 2014 10:15
    x-fly
    Poziom 9  

    Miernik ma nową baterię ;)
    Dziękuję za odpowiedzi, sprawa niby banalna no bo diodka rezystorek i mamy stabilizator ale jak widać trzeba uważnie do tego podchodzić.
    Podam swoje rozwiązanie które narazie się sprawdza (tzn nie rozwiązanie i nie moje tylko jak ja to wykonałem)
    ALE UWAGA, rozwiązanie to wcale nie jest dobre i zaleca się nie stosowanie go chocby przez wzgląd na słabe właściwości stabilizacyjne:
    :arrow: dioda zenera większej mocy >1W (wielkością podobna do diody prostowniczej - jak dla mnie mała), w moim przypadku Uzenera= 3V6
    :arrow: U zasilające = 4,9V
    :arrow: Rezystor ustalający prąd = 33 [Omy] lub mniejszy (dobrać samemu)
    :arrow: U stabilizowane = 3,5V (na zaciskach diody zenera)
    :arrow: zastosowanie: zasilanie tylko i wyłącznie pamięci SPI AT45DB, UzasMaxPamięci=3V6 (wiem że niebezpiecznie na granicy ale Ustabilizowane= 3,45 do 3,5V i ni grama więcej bez względu na to czy pamięć nie pracuje czy ją kasuję / zapisuję / odczytuję (w różnych trybach w tym burst))

    (Osobiście uważam to rozwiązanie za stabilne w moim zastosowaniu bo nigdy nie stracilem "kontaktu" z pamięcią a sporo bajtów przez nią przeszło - ale to tylko moje zdanie a szpecem nie jestem ;) )

    AHA, co do scalonych stabilizatorów to faktycznie 100% racji i już się nawet przymierzam (LF33CV: LDO 3,3V/500mA lub jakiś mniejszy gabarytowo np LD1117V lub TA48M033F (veryLDO)).

    0
  • #9 16 Paź 2014 11:30
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    uC i dioda Zenera?....tak to się robiło 30 lat temu, a wtedy uC nie było...
    Maksymalny prąd jaki można z tego układu "wydusić" to I=(4,9-3,5)/33=42mA - ale wtedy Iz=0, i aby dioda nadal stabilizowała musi mieć Iz= ok. 5mA, więc nie możesz pobierać więcej niż 42-5= ok. 37mA.
    I jak widzisz jest tu spory zakres "niepewności" działania, bo np. spadek napięcia 4,9V (stabilizowane?) spowoduje zmniejszenie wartości prądu jaki można pobrać utrzymując stabilizowane 3,5V, to napięcie 3,5V jest słabo stabilizowane, gdyż będzie się zmieniać jednak, bo Uz zależy od Iz (a Iz zmienia się od 42mA do 5mA - teoretycznie, w praktyce gdy pobierzesz>37mA wówczas Uz gwałtownie spadnie), Uz zmienia się z temperaturą, .....
    A napięcie 3,5V wcale tu nie jest potrzebne, w zupełności wystarczy 3,3V.
    LF33CV ma obciążalność ok. 0,5A a nie 1A: http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000546.pdf - co ma tu niewielkie znaczenie, gorzej że nie występuje w małych obudowach - jest wiele takich - np. w obudowie TO-92 http://www.tme.eu/pl/katalog/stabilizatory-na...%2C2121&used_params=35%3A768%3B364%3A24603%3B
    Również istnieją nieregulowane 3,6V - http://www.tme.eu/pl/katalog/stabilizatory-na...2C365%2C909%2C2121&used_params=364%3A26206%3B

    0
  • #10 16 Paź 2014 16:38
    x-fly
    Poziom 9  

    Przeczytałem kilkukrotnie i wychodzi na to że to co napisałem (i wykonałem w praktyce) nie bardzo ma zastosowanie oraz w niektórych miejscach nieprawidłowe dane podałem. Post wyżej troche przeprawie. Pomimo tego że mój układ działa faktycznie lepiej zastosować coś innego niż zenerke. Przy okazji dziękuje za odpowiedzi i wyjaśnienia. Po drugim czy trzecim przeczytaniu dotarło do mnie co tu jest napisane ;) Dziękuje za linki i za krótki ale treściwy opis jak to jest w praktyce z tą zenerką. Możliwe że ten układ AT45DB nie pobiera 70mA a ja balansuje na granicy bo 35mA z mojego układu z zenerem to max a dla pamięci SPI to pewnie niewiele.
    Prosze jeszcze mi powiedzieć gdzie w praktyce stosuje się stabilizacje na diodach zenera ? Bo wg mnie wychodzi na to że prawie nigdzie (raczej do zabezpieczania układów przed spaleniem (jako awaryjny/drugi stabilizator) niż do czystej stabilizacji napięcia).

    0
  • #11 16 Paź 2014 17:46
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    x-fly napisał:

    Prosze jeszcze mi powiedzieć gdzie w praktyce stosuje się stabilizacje na diodach zenera ? Bo wg mnie wychodzi na to że prawie nigdzie (raczej do zabezpieczania układów przed spaleniem (jako awaryjny/drugi stabilizator) niż do czystej stabilizacji napięcia).

    W zasadzie to jako stabilizator już nie są stosowane, pozostały marginalne zastosowania - ograniczanie/obcinanie/redukcja napięć, jako element szumiący itp.

    0
  • #12 16 Paź 2014 18:18
    Macosmail
    Poziom 33  

    Może być stosowana jako stabilizator, ale np. napięcia polaryzującego, napięcia odniesienia itp. ogólnie tam gdzie pobór prądu jest minimalny. Do stabilizowania napięcia zasilania raczej się nie stosuje chyba, że w połączeniu z wtórnikiem emiterowym. Mamy wtedy klasyczny stabilizator szeregowy :)

    0
  • #13 16 Paź 2014 18:30
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Macosmail napisał:
    Może być stosowana jako stabilizator, ale np. napięcia polaryzującego, napięcia odniesienia itp. ogólnie tam gdzie pobór prądu jest minimalny. Do stabilizowania napięcia zasilania raczej się nie stosuje chyba, że w połączeniu z wtórnikiem emiterowym. Mamy wtedy klasyczny stabilizator szeregowy :)

    ??
    Nie chcę tu prowadzić sporu, ale diody Zenera mogą być stosowane w roli źródła napięcia odniesienia (referencyjnego) tylko gdy nie ma ono wymagań co do stabilności (np. temperaturowej) - a to zwykle sprzeczność jest.
    Natomiast klasyczny stabilizator na diodzie Zenera czy z dodatkowym tranzystorem mają wszystkie wady opisane wcześniej, i pod każdym względem są gorsze od najtańszego scalonego stabilizatora, dlatego nie są już od dawna stosowane.

    0
  • #14 16 Paź 2014 21:18
    Macosmail
    Poziom 33  

    Wiadomo, że jako źródło referencyjne dla przetwornika 16 bitowego A/C nie zastosujemy zwykłej pojedynczej diody Zenera, ale dla komparatora w ładowarce akumulatorów już spokojnie. Wystarczy tylko znać kilka faktów. Np. że można Zenerkę skompensować temperaturowo łącząc ją szeregowo z inna diodą (złączem p-n) o podobnym lecz przeciwstawnym współczynniku, a diod o napięciu bliskim 6V nie trzeba nawet kompensować. Wybrać odpowiednia diodę o wymaganej tolerancji (sa diody tzw precyzyjne - wewnętrznie skompensowane). Zasilić diodę odpowiednio wybranym stałym prądem (można nawet ze źródła prądowego - nie jest to zabronione ;)).

    Przykład:
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów


    trymer01 napisał:

    Natomiast klasyczny stabilizator na diodzie Zenera czy z dodatkowym tranzystorem mają wszystkie wady opisane wcześniej, i pod każdym względem są gorsze od najtańszego scalonego stabilizatora, dlatego nie są już od dawna stosowane.


    Jak to wszystkie wady. Miałem na myśli stabilizator szeregowy, nie ma on większości wad i cech stabilizatora równoległego jakim jest pojedyncza dioda Zenera :). A czy się stosuje:

    Fragment zasilacza TV LCD z 2013r.
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów

    Tam, gdzie najważniejsze są koszty czyli w całej elektronice tzw. konsumenckiej można spotkać.

    0
  • #15 16 Paź 2014 22:25
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Macosmail napisał:
    Wiadomo, że jako źródło referencyjne dla przetwornika 16 bitowego A/C nie zastosujemy zwykłej pojedynczej diody Zenera, ale dla komparatora w ładowarce akumulatorów już spokojnie.

    Na pewno? - bo ładowanie akumulatora samochodowego w zimie w garażu to nawet -30stC, co da spory błąd.
    Macosmail napisał:
    Wystarczy tylko znać kilka faktów. Np. że można Zenerkę skompensować temperaturowo łącząc ją szeregowo z inna diodą (złączem p-n) o podobnym lecz przeciwstawnym współczynniku, a diod o napięciu bliskim 6V nie trzeba nawet kompensować. Wybrać odpowiednia diodę o wymaganej tolerancji (sa diody tzw precyzyjne - wewnętrznie skompensowane). Zasilić diodę odpowiednio wybranym stałym prądem (można nawet ze źródła prądowego - nie jest to zabronione ;)).

    Ależ ja znam te "fakty" i to właśnie są wady diody Zenera jako takiej - że trzeba drugą diodę, albo i kilka diod, źródło prądowe, albo diodę precyzyjną - co jako tako poprawi tylko jedną z wad, a inne pozostaną "nienaprawialne".

    Macosmail napisał:
    trymer01 napisał:

    Natomiast klasyczny stabilizator na diodzie Zenera czy z dodatkowym tranzystorem mają wszystkie wady opisane wcześniej, i pod każdym względem są gorsze od najtańszego scalonego stabilizatora, dlatego nie są już od dawna stosowane.


    Jak to wszystkie wady. Miałem na myśli stabilizator szeregowy, nie ma on większości wad i cech stabilizatora równoległego jakim jest pojedyncza dioda Zenera :).

    Nie ma? - doczytaj kolego, bo nie będę ty tłumaczył - o kosztach (większa ilość elementów+ koszt montażu, wielkość PCB), o wydajności prądowej, odporności na zwarcie/przegrzanie, jakość stabilizacji od Uwe, od Iwy, itp.

    Macosmail napisał:
    A czy się stosuje:
    Fragment zasilacza TV LCD z 2013r.
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów

    Tam, gdzie najważniejsze są koszty czyli w całej elektronice tzw. konsumenckiej można spotkać.

    Obawiam się, że naprawiasz stare telewizory :D
    Właśnie z powodu kosztów nikt takich stabilizatorów od dawna nie stosuje, bo są droższe od scalonych i gorsze, a wyjątki - jak Twój schemat - tylko tę regułę potwierdzają.

    0
  • #17 16 Paź 2014 23:53
    Macosmail
    Poziom 33  

    Stosuje się. To nie prawda, że są droższe. Elementy dyskretne są praktycznie "za darmo", a te nowoczesne scalone stabilizatory wcale takie tanie to nie są ;) Nie są tanie i nie są łatwo dostępne, a co gorsze są ich setki typów i "czas życia" bardzo krótki. (nie mam na myśli takich weteranów jak 1117, 317 czy 1085), Każdy nowy model (w moim przypadku TV) to nowy zestaw stabilizatorów o których nawet oficjalni dystrybutorzy, eb*y czy Alie***ress nie słyszeli.
    np takie kwiatki:

    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów


    Oczywiście absolutnie nie staram się wykazać wyższości czegoś nad czymś bo wiadomo jak jest. Chciałem tylko przypomniec jak się to kiedys robiło i ciagle jescze robi. Bo z tego co czytam to wyciągnąc można wniosek, że Zenerki są "blee" i w ogóle do niczego się nie nadają, a tak nie jest.

    Przykłady c.d:
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów
    Przykłady tylko i wyłącznie z moich zasobów, nie z Googla i są to konstrukcje 2013 i 2014.
    PS. TV naprawiam stare też, a i owszem, ale głownie najnowsze.

    0
  • #18 17 Paź 2014 14:08
    x-fly
    Poziom 9  

    Ładnie się nagle temat powiększył merytorycznie :) Teraz to ja już się mogę tylko wtrącić. Proszę się też nie gniewać że tak bezpośrednio pytam o rozwiązanie ale raczej widać po moich postach że szpecem nie jestem. Staram się to rozumieć, czytam, szukam. Otóż chciałem zasilić pamięć SPI która dajmy na to pobiera MAX 50-70mA. U zasilające całą płytkę wraz z uC to 4,9 - 5,0V (stabilizowane, nie waha się, z obecnego mojego zasilacza jest dokładnie 4,9). Pamięć ma Uzas Max= 3,6V. Byłbym bardzo zadowolony gdybym na wyjściu owego stabilizatora na zenerce mógł otrzymać 3V4..3V5 ewentualnie 3V6.

    Pozwoliłem sobie Macosmail przerobić odrobinę rysunek:
    Dioda Zenera, nie stabilizuje większych prądów
    Uwy = Uzenera - Ube tranzystora
    R= (Uwe-Uz) / ~10mA

    Temat że tak powiem podoba mi się :) Po zaglądnięciu do niego są przynajmniej jakieś fakty.

    Pozdrawiam i dziękuję :!:

    0