El diseño de una fuente de alimentación (zener) para lograr constante de 6V (\$\pm\$ 0.01)

Question

ACTUALIZACIÓN: Mi objetivo es la obtención de 6V como el voltaje de salida. Como se puede ver, es 5.94 V. he intentado ajustar mis variables, sin embargo, varía de 5.6 a 5.94 V, de nunca haber llegado a 6V. ¿Cuál sería la mejor manera de hacer real cerca de 6V \$\pm\$ 0.01?

He diseñado una fuente de alimentación de CC, que tiene un diodo zener que actúa como regulador. He incluido el condensador de filtro y algunos de suavizado de la acción y para disminuir el rizado. Ahora, ¿cuál sería el efecto de la adición de condensadores más en un regulador zener? También, en más de diseñar, vale la pena aprovechar al máximo el condensador hasta cierto valor máximo, así como 10.000 uF?

EDIT: zener es de 6V, el voltaje de entrada sería de 220 V AC (voy a utilizar una de 6V puente transformador), la carga será nada entre 500Ω a 20kΩ. La carga va a variar, por lo sustituya en 500 ohm, significando uno a la vez.

Sólo puedo usar zener regulador, además de algunas de las tapas y resistencias.

Answer 1

Al parecer, usted está utilizando el zener como regulador en paralelo. Eso no es una buena idea si es sólo inmediatamente después del transformador, rectificador, y condensador en paralelo. La razón es que son bastante garantizar que la tensión de salida cae por debajo del límite de regulación por parte de cada ciclo. Durante los picos, el zener va a limitar la tensión del condensador para el valor de regulación. Durante las inmersiones, sólo puede ir hacia abajo desde allí.

Su carga máxima es de sólo 12 mA, así que usted no tiene que preocuparse acerca de la eficiencia. La respuesta más sencilla es seguir el rectificador y el condensador con un regulador lineal. Si el secundario del transformador se pone fuera de 6 VAC como se implica, entonces su pico de tensión será en realidad 8.5 V. Que de menos de dos Schottky (en estos voltajes bajos Schottkys son una obviedad) diodo gotas debe dejar alrededor de 7.5 a 8 voltios. Que sale a menos de 1,5 V, espacio para un regulador lineal, lo cual es bastante factible.

Answer 2

Un zener es una derivación del regulador, lo que significa que es una carga paralela a su carga real.

El voltaje zener es de 6 V, por lo que necesitará un poco más para permitir una caída de voltaje a través de la serie de la resistencia R. Si el voltaje de entrada es constante, digamos de 8 V, R verá una corriente constante si también el 6 V es constante. Esa es la Ley de Ohm: V = R \$\times\$ I.

Su carga puede variar entre 500 Ω y 20 kΩ , que es una amplia gama de zener, como veremos. La corriente por la carga será entonces varían entre 300 µA y 12 mA. Por lo que tendremos que calcular R de, al menos, que 12 mA, además de algunos de los zener, digamos 10 mA. Que 22 mA, y si suponemos que el 8 V de entrada, a continuación, nuestro departamento de I será de 90 Ω.

El 10 mA para el zener es necesaria para una adecuada regulación. Si la corriente es demasiado baja variaciones pueden causar bastante grandes cambios de voltaje. Como se puede ver en la carga máxima aof 500 Ω el regulador es de sólo el 50 % de eficiencia; tiene la misma corriente por el zener como a través de la carga. En la carga mínima es muy malo: el zener se han tomado el 12 mA a partir de la carga y el de 22 mA en total, mientras que la carga sólo tiene 300 µA. La eficiencia es entonces sólo el 1,3 %! Esa es una razón por la que zeners no se recomienda para las cargas que varían mucho.

¿Por qué el zener tomar los 12 mA a partir de la carga? Si no R sólo se consigue 10 mA en lugar de 22 mA y la caída de voltaje sería de 900 mV, para un 7.1 V de salida. Es el voltaje zener que las fuerzas de la corriente total a ser de 22 mA.

Así que el zener actual va a cambiar con carga variable, pero también con variación de tensión de entrada, porque si el 8 V sería de 9 V, entonces la corriente total que se convertiría (9 V - 6 V)/90 Ω = 33 mA. Si la carga se lleva a 12 mA de que entonces no va 21 mA a través del zener.

Su zener mantendrá el voltaje de alrededor de 6 V, pero con estos cambios de corrientes no se puede esperar milagros: el 6 V no será constante. Un zener no es un buen regulador de voltaje.

Una mejor solución sería un TL431 (Russell! ;-)). Esto ya es mucho más estable, mucho mejor regulación, y cuesta poco más que un zener.

Pero la verdadera solución es, por supuesto, una serie de regulador. El 78L06 es un 6 V/ 100 mA parte, que es fácil de usar: un pin de entrada, una de salida y una toma de tierra común. Añadir condensadores para ambos de entrada y de salida y listo.

editar después de la adición de requisitos a la pregunta
Si usted sólo puede usar un zener tendrás a relajar sus requisitos. 10 mV precisión es absolutamente imposible. Eso es menos del 0,2 %, mientras que el 1N5233 tiene un 5 % de tolerancia para empezar, y la hoja de datos da un zener de la impedancia de 7 Ω máximo. Que significa que un 12 mA diferencia en el zener actual le dará un 84 mV diferencia, que es otro de 1.4 %.

Answer 3

Como se ha mencionado en las otras respuestas, el zener no es un buen regulador de voltaje para una amplia variación de la carga.
La manera de mejorar la regulación es aumentar el zener actual, pero para llegar a una tolerancia de cualquier lugar cerca de +-10 mv (la precisión es otro asunto dado el zener tolerancia y funcionando en más alto que el promedio actual) una corriente grande va a ser necesario.

Aquí está una 1N750 zener simulado 3 veces con resistencias en serie de 40Ω, 100Ω y 500Ω cada vez que la carga es barrida de 500Ω a 20kΩ:

Simulación:

El trazo rojo es con una serie R de 500Ω, el trazo azul es de 100 ω y el verde de seguimiento 40Ω. El eje X es la carga que está siendo barrida de 500Ω a 20kΩ, el eje Y, de ser el voltaje de salida.
Podemos ver la parte inferior de la resistencia en serie, la mejor de la regulación sobre la carga variable. Sin embargo, con el 8V de entrada y el 40&Omega resistor, el zener va a pasar ~80mA actual y de disipación de 4.7 * 80mA = ~380mW, por lo que se pondrá muy caliente sin algún esfuerzo en heatsinking (la resistencia térmica pueden ser tan altas como 300°C/W, según la hoja de datos.
También notable es la ligeramente diferente voltaje de "mesetas" con las diferentes corrientes. La tensión nominal para este zener es de 4.7 V, pero cuando se ejecute la zener en ~6.5 mA (500Ω) el voltaje es menor a ~4.65 V, y cuando se ejecuta en ~80mA el voltaje se eleva por encima de este a ~4.77 V. de Manera que esto debe ser tomado en cuenta si usted necesita la salida para ser exactos (en su caso) de 6V. También el coeficiente de temperatura de ~0.018%/°C afectarán a las cosas, por lo que la manera de mantener razonablemente constante sería necesario para el funcionamiento en diferentes condiciones (obviamente disipación debe ser tomado en cuenta junto con la temperatura ambiente)
Una variación de 50°C se produce un cambio de 0.018 * 50 = 0.9%, lo que equivale a ~42mV que se encuentran a su 10mV de destino. Así que todo tiene que ser "justo" para tener alguna posibilidad de reunión.

Así que si esto es solo para una asignación/diversión/etc, a continuación, hacer algo como lo anterior. Si es para usar en un diseño adecuado, pasar los pocos centavos adicionales y el uso de un regulador lineal (o, al menos, un transistor de paso del elemento con zener para regular la base)