ซีเนอร์ไดโอดและตัวต้านทานควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างไร

ฉันมีปัญหาในการทำความเข้าใจกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างง่ายที่สามารถสร้างขึ้นโดยใช้ไดโอดซีเนอร์ (จากส่วนที่ 2.04 ในศิลปะของอิเล็กทรอนิกส์) ฉันรู้ว่ามันจะดีกว่าถ้าใช้แอมพลิฟายเออร์และอื่น ๆ แต่ฉันแค่พยายามเข้าใจว่าวงจรนี้ทำงานอย่างไร

ฉันไม่เข้าใจวิธีการทำงานของวงจรจริง ๆ แต่ฉันเดาว่าเมื่อโหลดถูกนำไปใช้กับเอาต์พุตมันจะดูดกระแสจากแหล่งกำเนิด (Vin) และทำให้แรงดันตกหรือไม่ ซีเนอร์ไดโอดช่วยรักษาแรงดันไฟฟ้าอย่างไรและทำให้วงจรนี้ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุม

ดูที่เส้นโค้งไดโอดซีเนอร์ คุณจะเห็นว่าอุปกรณ์หยุดลงที่แรงดันซีเนอร์เมื่อมีการเอนเอียงและดำเนินการ คุณสมบัตินั้นจะแก้ไขแรงดันขาออกที่แรงดันพังทลายในช่วงกระแสเอาต์พุตเมื่อใช้กับตัวต้านทานซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างน้อย นอกจากนี้ยังจะสร้างเสถียรภาพให้กับการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า

พูดอย่างเคร่งครัดไดโอดซีเนอร์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงดันต่ำ (สูงถึงประมาณ 5V6) แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ามีโหมดการทำงานที่แตกต่างกันและถูกเรียกว่าถล่มไดโอด แม้ว่าทั้งสองประเภทนี้โดยทั่วไปจะเรียกว่า Zeners

$\Omega$$V_{OUT}$$I = \frac{10V - 5V}{100\Omega } = 50mA$$\Omega$$I_L = \frac{5V}{500\Omega} = 10mA$$V_{OUT}$ properly. The 50mA from the example wasn't chosen at random; it's often the current at which the zener voltage is specified (especially for older zeners). More modern zeners can work at currents far below 1mA. If $R_L$ is less than 100$\Omega$ the resistor divider $R/R_L$ will pull $V_{OUT}$ below the zener voltage, the zener won't play anymore and $V_{OUT}$ will drop below 5V.
So far for load regulation.

Line regulation tells how a regulator reacts to variations in input voltage. Let's take our example with the 500$\Omega$ load, and decrease the input voltage to 9V. The output voltage is still kept at 5V by the zener, so the current through the load remains 10mA, but the current though R will be $I = \frac{9V - 5V}{100\Omega } = 40mA$, and therefore the current through the zener 30mA. Again the input voltage can decrease to the point where the zener has too little current left to operate properly. The upper limit of the input voltage is determined by the maximum current allowed through zener and R.

This type of voltage regulation is very simple, but not very good. Line regulation is poor, which means that the output voltage will still vary a bit when the input voltage increases/decreases. Same with load regulation: output voltage will vary with varying loads. And compared to the maximum load there's a rather big loss in the zener, so it's not very efficient. A small integrated regulator like an LM78Lxx is always a better choice.