Mạch điốt Zener bóng bán dẫn để xử lý ổn định dòng điện cao

Mạch 'diode zener' công suất cao sử dụng bộ điều chỉnh shunt bóng bán dẫn được trình bày ở đây có thể được sử dụng để có được đầu ra ổn định nhiệt độ và điện áp chính xác cao từ các nguồn dòng điện cao một cách an toàn.

Giới hạn Zener bình thường

Điốt zener công suất thấp mà chúng ta thường sử dụng trong các mạch điện tử được chỉ định hoạt động với dòng điện thấp, và do đó không thể được sử dụng để đóng ngắt hoặc ổn định nguồn cung cấp dòng điện cao.

Mặc dù có sẵn các điốt zener được đánh giá cao hơn nhưng chúng có thể tương đối đắt. Tuy nhiên, thực sự có thể tạo ra một diode zener công suất cao có thể tùy chỉnh bằng cách sử dụng bóng bán dẫn nguồn và IC điều chỉnh shunt như hình dưới đây:

Sơ đồ mạch

Sử dụng bộ điều chỉnh Shunt

Nhìn vào hình chúng ta có thể thấy sự tham gia của IC điều chỉnh shunt chuyên dụng dạng LM431 hoặc TL431, về cơ bản đây là một diode zener điều chỉnh công suất thấp.

Ngoài thuộc tính điện áp thay đổi, thiết bị cũng bao gồm tính năng tạo ra đầu ra ổn định nhiệt độ, có nghĩa là điều kiện nhiệt độ xung quanh sẽ không ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị này, điều không thể xảy ra với các điốt thông thường.

Nhưng xét về khả năng xử lý nguồn điện, thiết bị TL431 không tốt hơn so với đối tác diode zener thông thường.

Tuy nhiên, khi nó được kết hợp với một bóng bán dẫn công suất như TIP147 được hiển thị, thiết bị sẽ được biến đổi thành một đơn vị điốt zener công suất cao rất linh hoạt, có khả năng ngắt và ổn định các nguồn dòng điện cao mà không bị hỏng.

Ứng dụng mẫu

Một ví dụ ứng dụng cổ điển của mạch này có thể được hình dung trong mạch điều chỉnh shunt xe máy trong đó thiết kế được sử dụng để điều khiển và bảo vệ máy phát điện xe máy khỏi các EMF ngược cao.

Thiết kế cũng có thể được thử trong nguồn điện dung cao hiện tại để có được đầu ra ổn định không tăng đột biến từ những nguồn điện không biến áp .

Các ứng dụng phù hợp khác của mạch đa năng này có thể dành cho kiểm soát đầu ra cối xay gió và như bộ điều khiển tải điện tử cho điều chỉnh đầu ra của máy phát thủy điện .

Nếu không có tích hợp TIP147, giai đoạn LM431 trông khá dễ bị tổn thương và quy định cũng chỉ được phát triển trên cực dương / cực âm của thiết bị chứ không phải trên các đầu cuối nguồn cung cấp chính.

Kiểm soát công suất cao

Với bóng bán dẫn công suất tích hợp, kịch bản thay đổi hoàn toàn và bây giờ bóng bán dẫn mô phỏng kết quả của bộ điều chỉnh shunt, ngắt dòng điện cao từ đầu vào đến các mức chính xác, như được chỉ định bởi cấu hình LM431.

Bộ chia điện thế được thực hiện bằng cách sử dụng điện trở 3k3 và 4k7 ở đầu vào tham chiếu của IC về cơ bản xác định ngưỡng kích hoạt cho IC, thông thường, điện trở trên có thể được tinh chỉnh để nhận được bất kỳ đầu ra điện áp ổn định zener mong muốn nào từ mạch bóng bán dẫn.

Các tính toán chi tiết cho các điện trở có thể được học từ điều này Bảng dữ liệu bộ điều chỉnh shunt TL431

Lưu ý: TIP147 phải được gắn trên một tản nhiệt loại có vây lớn về cơ bản để cho phép mạch hoạt động đúng và tối ưu.