Tài liệu Cấu kiện điện tử P2 docx

CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ

BIÊN SOẠN DQB, B/M ĐTVT-ĐHKT CHƯƠNG 2: TIẾP GIÁP PN & DIODE BÁN DẪN

40

là:

Z L

S Z

R

S Z

i i i

v V

i

v V R

+

− = − = (2.61)

Suy ra mức dòng zener iZ, là:

L

i

S Z

Z i

R

v V i − − = (2.62)

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:

Lmax Zmin

Smin Z

i I I

V V R

+

− = (2.63)

Trạng thái 2:

Lmin Zmax

Smax Z

i I I

V V R

+

− = (2.64)

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:

( )( ) ( )( ) Smin Z Lmin Zmax Smax Z Lmax Zmin V −V I + I = V −V I + I (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:

Zmin 0,1 Zmax I = I

Giải phương trình (2.65) theo IZmax, trong đó sử dụng tiêu chuẩn thiết kế đã được giới thiệu ở

trên,

Smin Z Smax

Lmin Z Smin Lmax Smax Z

Zmax - 0,9 - 0,1

( ) ( )

V V V

I V V I V V I − + − = (2.66)

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:

533mA

14V 0,9 10V 0,1 20V

100mA(10V 14V) 200mA(20V 10V)

- 0,9 - 0,1

( ) ( )

Smin Z Smax

Lmin Z Smin Lmax Smax Z

Zmax = − × − ×

− + − = − + − = V V V

I V V I V V I

Tiếp theo, từ phương trình (2.64), tính Ri như sau: