Circuito a diodi Zener a transistor per la gestione della stabilizzazione ad alta corrente

Il circuito 'diodo zener' ad alta potenza che utilizza un regolatore di shunt a transistor qui presentato può essere utilizzato per ottenere uscite altamente accurate, stabilizzate in temperatura e tensione da sorgenti ad alta corrente, in modo sicuro.

Limitazione Zener normale

I diodi zener a bassa potenza che normalmente utilizziamo nei circuiti elettronici sono specificati per funzionare con basse correnti, e quindi non possono essere utilizzati per lo smistamento o la stabilizzazione di alimentazioni ad alta corrente.

Sebbene siano disponibili diodi zener di classificazione superiore, questi potrebbero essere relativamente costosi. Tuttavia, è effettivamente possibile realizzare un diodo zener ad alta potenza personalizzabile utilizzando un transistor di potenza e un IC regolatore shunt come mostrato di seguito:

Schema elettrico

Utilizzo di un regolatore shunt

Guardando la figura possiamo vedere il coinvolgimento di un IC regolatore di shunt specializzato sotto forma di LM431 o TL431, che è fondamentalmente un diodo zener regolabile a bassa potenza.

Oltre all'attributo di tensione variabile, il dispositivo include anche la caratteristica di produrre un'uscita stabilizzata in temperatura, il che significa che le condizioni della temperatura ambiente non influenzeranno le prestazioni di questo dispositivo, cosa non possibile con i diodi ordinari.

Ma per quanto riguarda la capacità di gestione della potenza, il dispositivo TL431 non è migliore della controparte del diodo zener convenzionale.

Tuttavia, quando è combinato con un transistor di potenza come il TIP147 mostrato, l'unità si trasforma in un'unità a diodi zener ad alta potenza altamente versatile, in grado di deviare e stabilizzare sorgenti ad alta corrente senza subire danni.

Applicazione di esempio

Un classico esempio di applicazione di questo circuito può essere visualizzato in questo circuito del regolatore di shunt del motociclo dove il design è impiegato per manovrare e proteggere l'alternatore della motocicletta dagli alti campi elettromagnetici inversi.

Il design può essere provato anche in alimentatori capacitivi ad alta corrente per acquisire un'uscita stabilizzata priva di picchi da questi piuttosto pericolosi ma compatti alimentatori senza trasformatore .

Altre applicazioni adatte di questo circuito versatile potrebbero essere per controllo delle uscite del mulino a vento e come controllore di carico elettronico per regolazione delle uscite dei generatori idroelettrici .

Senza l'integrazione TIP147, lo stadio LM431 sembra piuttosto vulnerabile e anche la regolazione viene sviluppata solo attraverso l'anodo / catodo del dispositivo piuttosto che attraverso i terminali di alimentazione principali.

Controllo ad alta potenza

Con il transistor di potenza integrato lo scenario cambia completamente e ora il transistor simula i risultati del regolatore shunt, deviando l'alta corrente dall'ingresso ai livelli corretti, come specificato dalle configurazioni LM431.

Il divisore di potenziale realizzato utilizzando i resistori 3k3 e 4k7 all'ingresso di riferimento dell'IC determina essenzialmente la soglia di attivazione per l'IC, in genere il resistore superiore può essere ottimizzato per ottenere qualsiasi uscita di tensione stabilizzata zener desiderata dal circuito del transistor.

I calcoli dettagliati per i resistori possono essere appresi da questo Scheda tecnica del regolatore shunt TL431

Nota: Il TIP147 deve essere montato su un dissipatore di tipo alettato sostanzialmente grande per consentire un corretto ed ottimale funzionamento del circuito.