Каков максимальный и минимальный ток через стабилитрон?

Регулятор напряжения на стабилитроне сильно зависит от тока нагрузки. При проектировании такой схемы вы должны знать ток (или диапазон токов), который вы будете получать от этого регулируемого напряжения.

Для правильного регулирования вы хотите, чтобы ток диода Зенера был между определенным минимальным значением$I_{Z,min}$(см. таблицу данных для рабочей кривой, давайте предположим, что здесь 5 мА), так что напряжение Зенера развивалось. Но вы также хотите, чтобы ток Зенера был ниже его максимального рабочего тока.$I_{Z,max}$(скажем, 133 мА), чтобы иметь возможность рассеять все тепло.

Предположим, ваша схема будет потреблять ток$I_L$между$I_{L,min} = 10$и$I_{L,max} = 50 mA$. Разница в токе (50-10 = 40 мА) должна пройти через стабилитрон. Таким образом, если вы знаете диапазон тока вашей цепи нагрузки, вы можете подобрать размер стабилитрона, который должен иметь не менее$I_{Z,min}+(I_{L,max}-I_{L,min}) = 5+(50-10) = 45 mA < I_{Z,max} = 133 mA$.

Если вы знаете эти значения, вы также можете изменить размер$R_S$. Электрический ток$I_S$через$R_S$должен равняться максимальному току нагрузки плюс минимальный ток Зенера, таким образом$I_S = I_{L,max} + I_{Z,min} = 50 + 5 = 55 mA$(и использовать закон Ома, чтобы найти значение сопротивления).

В большинстве практических случаев$R_L$не требуется и отображается как «загрузка модели». Таким образом, вы просто замените$R_L$по вашей схеме.

Джек Ганссле в своих информационных бюллетенях The Embedded Muse 229 и 230 разглагольствует и сетует на то, что таблицы данных должны быть более полезными.

В 229 году он говорит

Спецификация Рант

Все дело в коде - к сожалению. Как упоминалось выше, трудно получить конкретную информацию о энергопотреблении Kinetis L-серии. Но сегодня это распространенная проблема — в спецификациях все чаще не хватает электрической информации, необходимой инженеру-конструктору как для выбора детали, так и для ее правильного проектирования.

В 230 году он говорит

Один читатель, работающий на крупного поставщика полупроводников, задал вопрос: что должен содержать набор данных? Иронично я ответил: «Полная схема этой детали на транзисторном уровне!» На самом деле, я понимаю, как сложно документировать эти сложные устройства.

Но неприятно, когда электрические параметры не полностью охарактеризованы. Часто приводятся только типовые значения, а не максимальные и минимальные. Некоторые поставщики относятся к этим компонентам как к логическим устройствам, хотя на самом деле здесь задействовано множество электронных проблем (напряжения, токи и т. д.).

Просто посмотрите на конкуренцию. В дополнение к вашему описанию стабилитрона Nexperia (NXP), я нашел это On Semiconductor и это Vishay . Только в техпаспорте On Semi стабилитрона указано напряжение при испытательном токе 37 мА: минимум = 6,46, типичный = 6,8, максимальный = 7,14. Спасибо, On Semiconductor!

Полная характеристика устройств стоит очень дорого! В некотором смысле это поднимает планку, барьер для входа, уменьшает количество конкурентов у компании, потому что это просто требует много работы, денег и времени...

Я был бы рад, если бы сообщество Maker или большой клуб IEEE создали некоммерческую организацию, чтобы охарактеризовать обычные простые устройства, подобные этим, для масс, потому что это статистическое исследование, и оно требует приличного размера выборки. Мы можем справиться с этим вместе, ты так не думаешь? Вместо краудфандинга с KickStarter у нас могли бы быть CrowdCharacterization, CrowdPCB, CrowdPlacement и CrowdGrunt (окончательная сборка).

Вот мой ответ по пунктам на ваш вопрос:

Для простого электронного регулятора напряжения на стабилитроне я использую следующую схему. (Зинеровский шунтирующий регулятор)

Это схема из строительных блоков, и если вы посмотрите внимательнее, хотя в техническом описании указано «регулятор напряжения», в разделе «Приложения» указано «стабилизация напряжения» — это не очень точно. Для точности вы хотели бы использовать опорное напряжение — ненагруженное — и использовать его с каким-либо усилителем (NPN, FET или операционным усилителем) для подачи мощности при указанном напряжении.

Для определения Rs и RL мне нужно знать Izmax и Izmin стабилитрона 1N4736A.

Я рекомендую осмотреться и изучить, как стабилитроны используются в других схемах. Как любитель, я получил старую копию «Искусство электроники», в которой есть хороший раздел о силовой электронике и линейных регуляторах, именно так вы пытаетесь использовать этот стабилитрон, но для которого этот стабилитрон не предназначен . Если ваше приложение особенно маломощное и не требовательно к входящему напряжению, оно может сработать. Но вы все равно можете захотеть получить 100 (или 1000) и построить результаты, и провести статистическое исследование, если это в конечном итоге войдет в реальный продукт.

Из этого [паспорта] доступны различные текущие спецификации. Максимальный рабочий ток составляет 133 мА. Испытательный ток при рабочем напряжении 37 мА. (Где-то я нашел) Зенер выйдет из строя, если он будет работать непрерывно на максимальном рабочем токе.

Инженеру часто приходится иметь дело с импульсами и кратковременными импульсами высокой мощности, и максимальная цифра предназначена для этих применений. На самом деле это всего лишь нечеткое представление о том, на что способно устройство, и часть устранения частей, которые никогда не будут работать для приложения, «потому что максимальное значение просто слишком низкое». Вы несете ответственность за то, чтобы эта часть работала для вашего приложения.

Для расчета минимального тока стабилитрона один источник говорит, что он составляет 10% от максимального значения тока, а другой источник говорит, что это ток колена (1 мА), при котором проверяется импеданс. Какой правильный выбор?

Производители часто тестируют свои детали не так, как другие производители. Это делает невозможным правильное сравнение деталей, по крайней мере, при покупке. Вы тот, кто должен проверить деталь, чтобы увидеть, как она себя ведет. Вы имеете мое сочувствие. И, как вы видели выше, мое сердце в том, что некоторые достаточно большие группы людей объединяются и позволяют кое-что из этого маленькому парню.

(из комментария) Это на самом деле для демонстрации работы схемы от минимально возможного сопротивления нагрузки (Макс. Нагрузка) до состояния без нагрузки. (Мин. нагрузка)

Прежде чем учить кого-то еще (кроме, разве что, детского кружка электроники для начинающих), вы, вероятно, захотите вложить много сил как в изучение, так и в тестирование этой схемы и более сложных (и полезных) схем опорного стабилитрона/напряжения. Вы же не хотите смущаться, когда ваш зенер сгорает (если только вы не инсценировали его, чтобы «научить» их) или когда они задают вопросы, на которые вы не можете ответить.

Я оставлю вам схему из The Art of Electronics, второе издание, страница 319. Это «стабилитрон активной мощности», своего рода активный зажим. Идея состоит в том, что, если входящий источник питания генерирует слишком большое напряжение, сделать короткое замыкание жестким и быстрым, чтобы сжечь предохранитель или отключить автоматический выключатель и предотвратить более медленное разрушение цепи, которая прошла мимо этого, и, возможно, предотвратить также пожароопасность. Перенапряжение = короткое замыкание. Простой и надежный, и защищает остальную часть цепи.

Вы можете видеть, что для этого виртуального компонента, хотя он и должен «включаться» при 6,8 вольт, он больше как бы «скользит», и уже потребляет более трех ампер при своих номинальных 6,8 вольт. Теперь кривая во многом зависит от того, какой транзистор я подключаю - 2N3055, вероятно, может выдерживать большее рассеивание мощности, но имеет значительно более низкое бета (усиление) - что, вероятно, лучше подходит для активного зажима на 6,8 вольт. Но я бы, наверное, сначала выбрал силовой транзистор, а стабилитрон выполнил двоичный поиск.

Под бинарным поиском я подразумеваю непрерывное деление области поиска пополам каждый раз, что позволяет мне быстро найти ответ. Удачи вам.

Кстати, если вы делаете демку, они всегда любят смотреть на «волшебный дым». Сначала покажите им, чего делать нельзя. Это лучший способ мгновенно привлечь их внимание. Мой (замечательный) школьный учитель спрашивал: «Может ли вода взорваться». Затем он выводил свой класс на задний двор, добавлял немного натрия или калия в воду и делал небольшую воронку. Детям очень понравился его класс!

Почему бы не использовать стабилитрон при токе нагрузки? Затем определяется его напряжение.