Zener Diode

Zener Voltage Regulator Design

Zener diode ကို voltage regulator နဲ့ voltage reference တို့မှာ အသုံးများပါတယ်။ zener diode ကို အသုံးပြုတဲ့အခါ reverse biased ပေးပြီးသုံးရပါတယ်။ zener diode ဟာ breakdown ဖြစ်နေချိန်မှာ သူ့ရဲ့ volt ဟာ တော်တော်လေးတည်ငြိမ်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် zener diode တလုံးကို အသုံးပြုမယ်ဆိုရင် diode ကို breakdown ဖြစ်အောင် လုပ်ထားရပါတယ်။ breakdown ဖြစ်တယ်ဆိုတိုင်း diode ပျက်တာမဟုတ်ပါဘူး။ သူခံနိုင်တဲ့ power ကို ကန့်သတ်ပေးထားရင် မပျက်ပါဘူး။ ဒါကြောင့် zener diode တလုံးကို သုံးတော့မယ်ဆိုရင်

- zener breakdown volt Vz

- power dissipation Pd

တို့ကိုသိထားရပါမယ်။Vz ကိုတော့ E24 series နဲ့ ထုတ်လေ့ရှိပါတယ်။

Zener Regulator circuit ကိုကြည့်ပါ။ Vi ဟာ input volt ဖြစ်ပြီး Vz က zener volt ဖြစ်ပါတယ်။ R1 က zener မပျက်အောင် current သတ်မှတ်ပေးတဲ့ current limiter ဖြစ်ပြီး RL ကတော့ load resistor ပါတယ်။ I1 က R1 ကိုဖြတ်စီးတဲ့ input current ဖြစ်ပြီး IL က load current နဲ့ Iz ကတော့ zener diode ထဲစီးတဲ့ current ဖြစ်ပါတယ်။ဒီနေရာ မှာ KCL ရေးကြည့်ရင်

l1= lz + IL --------------- ( 1 ) 

နဲ KVL ရေးကြည့်ရင်

I1 = ( Vi - Vz )/ R1 ---------------( 2 )

ရပါမယ်။ eq 1 နဲ့ 2 ကို ပေါင်းရေးရင်

R1 = ( Vi - Vz )/( Iz + IL ) -----------------( 3 )

ရပါတယ်။ဒါဟာ zener voltage regulator အတွက် အခြေခံ ပုံသေနည်းပါ။ design လုပ်တဲ့ အခါ အစွန်း၂ ခုကို စဉ်းစားရပါမယ်။ ပထမတခုက zener ပျက်သွားလောက်အောင် current မစီးစေဘို့နဲ့ ဒုတိယအချက်က zener current zero ဖြစ်မသွားဘို့ပါဘဲ။ zener current zero ဖြစ်သွားရင် dry ဖြစ်သွားတယ်လို့ပြောလေ့ရှိပြီး zener off ဖြစ်သွားတဲ့အတွက် လိုချင်တဲ့ volt ရမှာမဟုတ်ပါ။ ဒါကြောင့် zener ထဲစီးမဲ့ current minimum နဲ့ maximum ကို သတ်မှတ်ပေးဘို့လိုပါတယ်။ zener တလုံးရဲ့ အများဆုံး ခံနိုင်မဲ့ current ကို zener volt နဲ့ power dissipation မှ တွက်ယူနိုင်ပါတယ်။

Izmax = Pd/Vz------------------ ( 4 )

design လုပ်တဲ့အခါ အဲဒီ current ရဲ့ 10% နဲ့ 90% ကြားမှာရှိအောင်လုပ်နိုင်ပါတယ်။

Zener မပျက်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း။
zener current ဟာ 0.9Izmax ထက်မကျော်စေရပါ။ IL မပြောင်းရင် Vi များလာလေ Iz များလာလေ ဖြစ်တဲ့အတွက် အဆိုးဆုံးအခြေအနေကိုခံနိုင်စေဘို့ဆိုရင် ဖြစ်နိုင်တဲ့ input volt အများဆုံးတန်ဘိုးကိုသိထားရပါမယ် Vimax လို့ ထားပါ။ တခါ Vi မပြောင်းရင် IL ပေါ်လိုက်ပြီး Iz ပြောင်းပါတယ်။IL နဲလေ Iz များလေပါ။အဆိုးဆုံးအခြေအနေကိုခံနိုင်ဘို့ဆိုရင် ကိုယ်သုံးမဲ့ အနဲဆုံး load current ကို သိရပါမယ်။ ILmin လို့ထားပါ။ ဒါကြောင့် အဆိုးတကာ့အဆိုးဆုံးအခြေအနေကို ခံနိုင်ရန် R1 ရဲ့တန်ဘိုးဟာ

R1 = ( Vimax - Vz )/( 0.9Izmax - ILmin ) ----------------- ( 5 )

ဖြစ်ရပါမယ်။

Dry မဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း။

Zener regulator တမှာ zener current zero ဖြစ်သွားရင် အလုပ်မလုပ်တော့ပါ။ Vi နဲလာရင် Zener current ကျလာပြီး load current များလာရင်လည်း zener current ကျလာပါမယ်။ ဒါကြောင့် ကိုယ်သုံးမဲ့နေရာမှာ input volt အနဲဆုံး Vimin ရှိလည်းသိထားရမဲ့အပြင် ကိုယ်သုံးမဲ့ load current အများဆုံးတန်ဘိုး ILmax ကိုလည်း သိထားရပါမယ်။ အဆိုးဆုံးအခြေအနေမှာ အလုပ်လုပ်စေဘို့ဆိုရင R1 ရဲ့တန်ဘိုးဟာ

R1 = ( Vimin - Vz )/( 0.1Izmax - ILmax ) ------------------( 6 )

ဖြစ်ရပါမယ်။

eq 5 နဲ့ eq 6 ကို ညီမျှခင်ချပြီး ရှင်လိုက်ရင် Izmax ရပါမယ်။ Izmax တန်ဘိုးကို eq 5 သို့ eq 6 မှာ အစားထိုးရင် R1 တန်ဘိုးရနိုငပါတယ်။ Vz နဲ Izmax မြှေက်ရင် သုံရမယ့် zener ရဲ့ power ကို သိပါမယ်။ တခုသတိထားရမှာက zener ရဲ့ power 1W ထက်ကျော်ရင် ဝယ်ရခက်တဲ့အတွက် Transistor , op-amp များနဲ့တွဲပြီး power မြှင့်ပေးရပါမယ်။

အတိုချုပ်ပြောရရင် zener voltage regulator တခု design လုပ်ဘို့ အတွက် သိထားရမှာက ...

၁။ လိုချင်တဲ့ volt ( Vz )

၂။ input volt အများဆုံး နဲ့ အနဲဆုံးတန်ဘိုး

၃။ သုံးမယ့် load current အနဲဆုံးနဲ့ အများဆုံးတန်ဘိုး

တွက်ထုတ်ရမှာက

၁။ R1 တန်ဘိုး

၂။ သုံးရမယ့် zener diode ရဲ့ power dissipation ဖြစ်ပါတယ်။