簡単な電圧レギュレーターはどうやって作るのでしょうか?
基本を理解する
* ツェナー ダイオード: 逆バイアスで電流を流し、その端子間に安定した電圧を提供する特殊なタイプのダイオード。
* 電圧調整: 入力電圧または負荷電流の変化にもかかわらず、出力電圧を一定に維持するプロセス。
* シンプルなレギュレータ: この回路は、小規模アプリケーションに適した基本的な電圧調整を提供します。
回路図:
「」
+-----+
| |
ヴィン ----| Z |-----+---- Vout
| | |
+-----+-----|
|
R
|
グランド
「」
コンポーネント:
* ツェナー ダイオード (ZD): 希望の出力電圧と等しいツェナー電圧 (Vz) を持つダイオードを選択してください。 一般的なツェナー電圧は 5.1V、9.1V、12V などです。
* 抵抗 (R): 抵抗の値によって、ダイオードに流れる電流と出力電圧が決まります。
* 入力電圧 (Vin): 動作を保証するには、これはツェナー電圧 (Vz) よりも高くなければなりません。
* 出力電圧 (Vout): これはツェナー電圧 (Vz) とほぼ等しくなります。
仕組み:
1. 逆バイアス: ツェナーダイオードは逆バイアスで接続されています。
2. 降伏電圧: 入力電圧 (Vin) がツェナー電圧 (Vz) を超えると、ダイオードは降伏領域に入ります。
3. 定電圧: ブレークダウン中、ツェナー ダイオードは、Vin の変動に関係なく、その端子間にほぼ一定の電圧を維持します。
4. 電流制限: 抵抗 (R) はダイオードに流れる電流を制限し、損傷を防ぎます。
5. 出力電圧: 出力電圧 (Vout) は基本的にツェナー電圧 (Vz) と同じです。
計算:
* 抵抗値 (R): 抵抗値を計算するには、ツェナー ダイオードに流れる電流 (Iz) を知る必要があります。
* Iz =(Vin - Vz) / R
* ツェナー ダイオードのデータシートを使用して、推奨電流範囲 (Iz) を見つけることができます。
例:
12V の入力電圧を 5V の出力にレギュレートしたいとします。
1. ツェナー ダイオード: 5.1Vのツェナーダイオードを選択してください。
2. 現在: データシートから、推奨ツェナー電流が 10mA であるとします。
3. 抵抗: R =(12V - 5.1V) / 0.01A =690 オーム。抵抗器は標準値の680Ωを使用してください。
重要な注意事項:
* 消費電力: ツェナー ダイオードは電力を消費します。データシートで最大電力定格を確認し、それを超えていないことを確認してください。
* 負荷電流: 回路は限られた負荷電流しか処理できません。負荷電流が大きすぎると、出力電圧が低下します。
* 精度: この単純な回路はあまり正確ではないため、出力電圧は負荷電流の変化に応じてわずかに変化します。
制限事項:
* 制限された負荷: この回路は重負荷 (大電流) を処理できません。
* 電圧降下: 抵抗の両端で電圧降下が発生し、全体の効率が低下します。
* 制限された入力範囲: 入力電圧はツェナー電圧より十分に高い必要があります。
代替方法:
より正確かつ効率的な電圧調整を行うには、次の点を考慮してください。
* リニア レギュレーター: LM7805 のような IC は、電圧降下が低く安定した出力電圧を提供します。
* スイッチング レギュレータ: これらの回路は、電力損失を抑えて電圧を調整するのに非常に効率的です。
これらの選択肢のいずれかを詳しく知りたい場合、または抵抗値の計算方法のより詳細な例が必要な場合は、お知らせください。