Cấu kiện điện tử - vật liệu điện tử - Dư Quang Bình - 3

Ri Các đại lượng có thể thay đổi trong phương trình (2.62) là vS và iL. Để đảm bảo diode vẫn ở vùng điện áp hằng (vùng đánh thủng), ta hãy khảo sát hai mô hình của trạng thái vào/ra như sau: 1. Mức dòng chảy qua diode, iZ là nhỏ nhất (IZmin) khi dòng tải, iL là lớn nhất (ILmax) và mức điện áp nguồn, vS là nhỏ nhất (VSmin). 2. Mức dòng chảy qua diode, iZ là lớn nhất (IZmax) khi dòng tải, iL là nhỏ nhất (ILmin) và mức điện áp nguồn, vS là lớn nhất (VSmax)....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu kiện điện tử - vật liệu điện tử - Dư Quang Bình - 3 CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 40 vS − VZ vS − VZ Ri = = là: (2.61) iZ + iL iR Suy ra mức dòng zener iZ, là: vS − VZ iZ = − iL (2.62) Ri Các đại lượng có thể thay đổi trong phương trình (2.62) là vS và iL. Để đảm bảo diode vẫn ở vùng điện áp hằng (vùng đánh thủng), ta hãy khảo sát hai mô hình của trạng thái vào/ra như sau: 1. Mức dòng chảy qua diode, iZ là nhỏ nhất (IZmin) khi dòng tải, iL là lớn nhất (ILmax) và mức điện áp nguồn, vS là nhỏ nhất (VSmin). 2. Mức dòng chảy qua diode, iZ là lớn nhất (IZmax) khi dòng tải, iL là nhỏ nhất (ILmin) và mức điện áp nguồn, vS là lớn nhất (VSmax). Khi các đặc tính của hai mô hình được kết hợp vào phương trình (2.61), ta có: Trạng thái 1: V − VZ Ri = Smin (2.63) I Lmax + I Zmin Trạng thái 2: − VZ V Ri = Smax (2.64) I Lmin + I Zmax Do trị số của Ri trong cả hải phương trình (2.63) và phương trình (2.64) là một, nên ta có thể cân bằng hai biểu thức để có: (VSmin − VZ )( I Lmin + I Zmax ) = (VSmax − VZ )( I Lmax + I Zmin ) (2.65) Trong bài toán thực tế, hợp lý nhất là cho biết khoảng điện áp vào, khoảng dòng tải, và mức điện áp zener yêu cầu. Do vậy phương trình (2.65), sẽ tương đương một phương trình theo hai ẩn, dòng zener lớn nhất và nhỏ nhất. Xác định phương trình thứ hai bằng cách xét đặc tuyến hình 2.31. Để tránh phần đặc tuyến không phải hằng số, ta sử dụng quy tắc kinh nghiệm là mức dòng zener nhỏ nhất sẽ bằng 0,1 lần mức dòng zener lớn nhất, tức là: I Zmin = 0,1I Zmax Giải phương trình (2.65) theo IZmax, trong đó sử dụng tiêu chuẩn thiết kế đã được giới thiệu ở trên, I (V − V ) + I Lmax (VSmax − VZ ) I Zmax = Lmin Z Smin (2.66) VSmin - 0,9VZ - 0,1VSmax Có thể tính được mức dòng zener lớn nhất, để có trị số của Ri từ phương trình (2.63) hoặc (2.64). Ví dụ 2.3: Thiết kế bộ ổn định điện áp bằng zener khoảng 10V (hình 2.33) cho các điều kiện như sau: a) Khoảng dòng tải từ 100mA đến 200mA và khoảng điện áp nguồn từ 14V đến 20V. b) Khoảng dòng tải từ 20mA đến 200mA và khoảng điện áp nguồn từ 10,2V đến 14V. Sử dụng diode zener 10V trong cả hai trường hợp. Giải: a) Việc thiết kế bao gồm chọn giá trị điện trở Ri phù hợp, và thông số định mức công suất cho zener. Sử dụng phương trình từ mục trên để tính mức dòng lớn nhất của diode zener và sau đó tính trị số điện trở vào. Từ phương trình (2.66), ta có: I (V − V ) + I Lmax (VSmax − VZ ) 100mA(10V − 14V) + 200mA(20V − 10V) I Zmax = Lmin Z Smin = = 533mA 14V − 0,9 × 10V − 0,1 × 20V VSmin - 0,9VZ - 0,1VSmax Tiếp theo, từ phương trình (2.64), tính Ri như sau: BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG 2: TIẾP GIÁP PN & DIODE BÁN DẪN CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 41 VSmax − VZ 20V − 10V Ri = = = 15,8Ω I Lmin + I Zmax 533mA + 100mA Sẽ không đầy đủ nếu chỉ xác định điện trở Ri, nên cũng cần phải chọn công suất định mức thích hợp cho điện trở. Mức công suất lớn nhất cho bởi tích của điện áp và dòng điện, trong đó sử dụng trị số lớn nhất cho mỗi đại lượng. PR = ( I Zmax + I Lmin )(VSmax − VZ ) = 6,3W Cuối cùng, ta phải xác định công suất định mức cho diode zener. Mức công suất lớn nhất tiêu tán ở diode zener được tính bằng tích của điện áp và dòng điện trên zener. PR = VZ I Zmax = 0,53A × 10V = 5,3W b) Lặp lại các bước tính trên theo các thông số của phần b, ta có: I Lmin (VZ − VSmin ) + I L ...