3.4 Các mạch điện ứng dụng của Diode
3.4.2 Mạch ổn áp dùng diode zener
Hình 3.15: Mạch ổn áp dùng diode zener
Điện áp đầu vào là Vin, điện trở hạn dịng là Rs, điện áp đầu ra là Vout. Điện áp ngõ ra là Vout bằng với điện áp ổn áp của diode zener. Giả sử cần điện
2019 TRANG 45
áp là 5V thì chỉ cần sử dụng một diode zener ghi điện điện áp ổn áp là 5V1 (khơng cĩ diode zener 5V và sai số 0.1V cĩ thể chấp nhận được). Mỗi một diode ổn áp zener đều cĩ cơng suất danh định Pz tức là nĩ chỉ cho phép một dịng điện tối đa chạy qua nĩ mà thơi. Thực tế các diode zener thường cĩ cơng suất là 0.25W, 1W, 5W.
- Dịng điện Iz đi qua zener tối đa: Izmax=Pz/ Vz . Với Pz là cơng suất của diode, Vz là điện áp ổn áp của diode.
- Chọn điện trở hạn dịng Rs nhỏ nhất: Rsmin= (Vin-Vz)/Izmax
Các chú ý khi sử dụng mạch nguồn này: Chỉ cung cấp được dịng điện cho tải tiêu thụ dịng điện nhỏ hơn dịng Izmax. Các diode zener được sản xuất với những giá trị điện áp Vz cố định với các giá trị như bảng dưới đây
2.4V 2.7V 3.0V 3.3V 3.6V 3.9V 4.3V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 6.8V 7.5V 8.2V 9.1V 10V 11V 12V 13V 15V 16V 18V 20V 22V 24V 27V 30V 33V 36V 39V 43V 47V
Thiết kế mạch ổn áp
Giả sử nguồn DC 1 chiều 15V. Tải 5V tiêu thụ dịng điện 40mA
Với dịng tiêu thụ của tải khá nhỏ ta cĩ thể dùng kiểu mạch nguồn sử dụng diode ổn áp zener.
Chọn cơng suất Diode zener
Pz ≥ Itai x Vz = 0.04x5 =0.2 W
Thực tế chúng ta phải chọn chọn diode zener cĩ Vz =5,1V (khơng cĩ zener 5V trong thực tế) và diode này cĩ Pz=0.5W thỏa mãn yêu cầu trên
Chọn điện trở hạn dịng Rs:
Để chọn Rs ta phải tính dịng điện tối đa mà diode zener cĩ thể chịu được. Khi thiết kế ta sẽ lấy giá trị Izmax để chọn Rs. Izmax= Pz/Vz =0,5/5,1=0.098A.
2019 TRANG 46
Từ đĩ ta tính được Rs=(Vin-Vz)/Izmax=(15-5.1)/0.098=101.020 Ohm. Vì khơng cĩ điện trở giá trị 101,020 Ohm lên ta chọn Rs=100 Ohm