Was ist ein Diodenspannungsregler?

Ein Diodenspannungsregler ist ein Spannungsregler, bei dem eine einzelne Diode als Spannungsregler fungiert. Wie ein konventioneller Spannungsregler mit integrierter Schaltung (IC) dient die Diode in der Schaltung dazu, eine sich ändernde Eingangsspannung aufzunehmen und auf eine bestimmte, konstante Gleichstromspannung (DC) herunterzuwandeln. Dioden funktionieren aufgrund ihrer logarithmischen Eigenschaft, trotz relativ erheblicher Stromänderungen sehr minimale Spannungsänderungen aufzuweisen, als Spannungsreglervorrichtungen beträchtlich gut, wodurch eine gute Spannungsstabilität in einer Schaltung bereitgestellt wird, wenn Designbeschränkungen erfüllt werden.

Die am häufigsten verwendete Diode, die als Reglervorrichtung fungiert, ist die Zener-Diode, die die Spannungsregelung am häufigsten durch eine Methode erreicht, die als Sperrvorspannung bezeichnet wird. Dies ist eine Methode, bei der die Anode der Diode, ihr Pluspol, mit der Masse der Stromversorgung verbunden wird und die Kathode, ihr negativer Anschluss, mit der positiven Seite der Stromversorgung. Wenn dies auftritt, lässt die Stromversorgung an der Diode eine Spannung ab, die der maximalen Nennspannung der Diode entspricht. Die maximale Nennspannung ist die Spannung, die an der Zenerdiode abfällt, wenn sie in einer Schaltung in Sperrrichtung angeschlossen ist, solange die Versorgungsspannung eine höhere Spannung hat. Diese Nennspannung ist entscheidend beim Entwurf der Spannungsregelung einer Schaltung, da sie die geregelte Spannungsausgabe bestimmt.

Wenn beispielsweise eine Stromversorgung von 10 Volt und eine Zenerdiode mit einer maximalen Nennspannung von 5.1 Volt vorhanden sind, sinkt die Zenerdiode um 5.1 Volt. Eine parallel geschaltete Komponente erhält auch denselben geregelten Spannungsausgang, da Schaltungen der Regel folgen, dass alle parallel geschalteten Komponenten dieselbe Spannung erhalten. Auf diese Weise wird eine Diodenspannungsregelung für eine Schaltung erreicht.

Eine zusätzliche Regel beim Erstellen einer Diodenspannungsreglerschaltung besteht darin, einen Widerstand vor der Diode zu platzieren. Ein Widerstand kann und wird normalerweise immer vor der Diode platziert, damit bei einer zu hohen Spannung diese über den Widerstand abfällt und die Zenerdiode nicht durchbrennt, die bei einer zu hohen Versorgungsspannung defekt werden kann. Im Beispiel einer Stromversorgung von 10 Volt und einer Zenerdiode mit einer maximalen Nennspannung von 5.1 Volt würde die Zenerdiode 5.1 Volt absenken und die restlichen 4.9 Volt würden über den Widerstand sinken, so dass nicht alle 10 Volt über den die Diode. Somit fungiert der Widerstand vor der Zenerdiode als Sicherheitsvorrichtung, um eine übermäßige Spannung darüber abzulassen, so dass die Zenerdiode nicht mehr Spannung erhält als notwendig ist.

Eine andere Möglichkeit, eine Zener-Diode in einer Schaltung zur Spannungsregelung anzuschließen, obwohl sie weniger häufig verwendet wird, besteht darin, sie in einer Methode zu verbinden, die als Durchlassvorspannung bezeichnet wird. Dies ist ein Verfahren, bei dem die Anode der Diode mit der positiven Seite des Netzteils und ihre Kathode mit der Masse des Netzteils verbunden wird. Bei einer Anordnung wie dieser sinkt die Betriebsspannung der Diode, die typischerweise etwa 0.7 Volt beträgt. Diese Methode ist nicht so beliebt, da sie nur eine geringfügig niedrigere Spannung absenkt als die vom Netzteil abgegebene Spannung und in unterschiedlichen Wertebereichen nicht so flexibel ist wie die maximalen Nennspannungen.

Ein Diodenspannungsregler kann gut als Spannungsregler funktionieren, aber wenn es auf Präzision ankommt, ist ein IC-Spannungsregler die bessere Wahl, der mehr eingebaute Regelmechanismen enthält. Wenn ein Diodenspannungsregler ausreichend große Stromverschiebungen enthält, kann er unterschiedliche Spannungen erzeugen. Wenn Genauigkeit jedoch nicht so wichtig ist, können Diodenspannungsregler eine gute Wahl sein.