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2010年7月 2日 (金)

ツェナーダイオードのはなし

ツェナーダイオードとは
[Zener Diode]で定電圧ダイオードと呼ばれています。
Zener
普通のダイオードは逆に電圧をかけると殆ど電流が流れませんが、ツェナーダイオードはある一定の電圧で電流が急に流れ始めますので、それを利用して安定な電圧を発生させる用途に使用されます。記号ではカソードの線にカギが出て通常のダイオードと区別して表示します。
ハード的には
一般のダイオードでも逆方向に高い電圧をかけるとアバランシェ降伏とよばれる急に電流が流れる現象がありますが、ツェナーダイオードは通常より不純物を多く入れた半導体製法で作られ、1.2V程度から数10Vまでの低い電圧になるように調整されたものです。Zeneravr右図はツェナーダイオードを利用した簡単な定電圧回路です。単独でツェナーダイオードとRをシリーズにつなげれぱ、ダイオード間に安定な電圧を得られますが、この回路でリッブルフィルターのトランジスタのベースーGND間にツェナーダイオードを入れて安定な電圧出力、出力電流を増やすことが出来ます。ここで使用上の注意があります。
1)温度安定度の問題 ツェナーダイオードには温度係数があり、電圧によって変動特性が違います。5〜6Vを境に電圧が高くなると正の係数、低くなると負の係数を持っています。単独で使うには、5〜6Vのものが温度に安定ですが、右の回路例はトランジスタのVbeが関係するのでその点も考慮する必要があります。
2)雑音の問題 ツェナーダイオードはアバランシェ降伏を利用していますので、電子の流れの雑音が広範囲に発生します。特に流す電流が少ない時にノイズ電圧が大きくなる傾向があるので、安定化電源に使う場合は電流を十分流し、ノイズを抑えるコンデンサを並列に接続して使います。
3)流す電流に注意する 温度係数を考慮したダイオードは安定な電流領域があります。流す電流が多すぎると温度係数が変わるだけでなく、内部の発熱で温度変化が変わったり、負荷変動時に高温になったりしますので、特に高い電圧から低い基準電圧を作るなど単独で使用する場合、負荷電流の変動を考慮してシリーズの抵抗値を決定しましょう。
ソフト的には
比較的低い電圧では最近は基準電源ICが各社から出ています。TIナショナルセミコンダクターなどコンパチな製品も多いので、精密な電圧が必要な場合に有用です。しかしながらツェナーダイオードは電圧レベル変換などにも多く使用されます。0-5Vの変化を100V-105Vの変化にレベルシフトさせたいなどの場合には簡単で抵抗を使うよりも低インピーダンスで駆動できますので有効な使い方です。
参考にした本

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コメント

今晩は、いつも参考にさせていただいてます。ありがとうございます。御指導していただければ幸いです。

無線機の送受信切換え時にスピーカから異音がするので原因を調べると送信時12Vから9Vに変換してる回路の電解コンデンサー放電電流(TXからRX時)が一瞬マイクアンプに流れて一瞬パコッと異音がします。

マイクAMP9V回路はTX12Vから抵抗220オーム、9,1VのズエナーD、パラに電解コンデンサ100UF、セラコンは無しでした。 実験から現状電解Cを4,7UF+セラコン473で改善されました。

こんな対策でよいのか?後、別の手法で受信時に9Vラインをショートか低抵抗追回路を追加でどうかと考えましたが危険かも?。。。

ちなみにPTTマイクのホット側を受信時にGNDに落とすテストはダメでした。

以上

100uF を 4.7uF にして改善されたならば、コンデンサーが大きすぎて受信に入った後にもまだマイクアンプのトランジスタが完全にOFF してなかったということですね。
4.7uFでマイクのノイズなど問題無いならば、それでOKだと思います。
トランシバーの送受信のポップ音はけっこう止めるのが大変で、TX電源などで電源側を切るよりはマイクアンプの一番前段にトランジスタ+コンデンサーでミュート回路(あるいはALC回路)をつけて、受信時にマイクを交流的にミュートする方法(DCバランスをくずすと音が残る)が簡単かも知れません。でもハンディなど電池式では電源を切るほうが電池が持ちますね。
以下の記事を参考にして下さい。
http://sudoteck.way-nifty.com/blog/2011/09/alc-mic-amp-ddf.html

今晩は、回答ありがとうございました。テストしてますが問題ありません。

別の質問ですがメーカー製のSWRパワー計でSSBとかは問題無いのですがAM送信時に変調を注入するとパワー計の針がマイナス側に振れます。(簡易電界強度計はプラスになります。) 無線機側はそのままで、パワー計のレベルを下げる40%以下ぐらいはプラスとなり60%以上メーターを振らすとマイナスになります。 メーターの特性なのか?又はダイオードが飽和状態なのか? 対策可能か? 御指導願います。

AM 変調は昔はトランスなどで最終段のトランジスタのコレクタ電圧を上げ下げして変調をかけるものが大半でした。現在は SSB との共用でSSBのキャリアバランスを崩して AM にした信号を、リニアに増幅するというものが主流です。
この方式ですと、例えば10W SSB 機では、AMでは 4W程度を無変調時に設定し、変調のピークで 10W程度になるようにします。ここで、無変調時に 8Wも出すと、変調時に正の方向のピークが飽和して、負の方向は下がりきることが出来るので、実効電力ではマイナスになってしましまいます。
ピークメーターでない実効値型では変調パワーがマイナス側にふれるかと思います。
 上記トランスで変調をかける方式でも、電圧によってピークパワーが伸びない調整状態では、同じようなことがあるかと思います。

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