Как выбрать стабилитрон: Как определить номинал стабилитрона

Содержание

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛЬТАЖА ЛЮБОГО СТАБИЛИТРОНА

Как мы проверяем стабилитрон? Подключив к регулируемому блоку питания и отслеживая ток. А если такого БП под рукой нет, а если он на максимум 20, а стабилитрон на 30 вольт (да и конденсатор в источнике питания может повредить измеряемый диод)? Поэтому не лишним будет обзавестись простым цифровым тестером стабилитронов. При этом схема должна быть эквивалентна функции «проверки диодов» в мультиметре, диапазон напряжений не менее 30 В, питание типовое 5 В, сборка из самых простых и дешманских радиоэлементов. 

Схема и чертеж печатной платы измерителя

Вот принципиальная схема тестера для определения напряжения стабилитрона — на сколько он вольт. Тут выбран инвертор на базе NE555 в качестве преобразователя. Сначала использовался дроссель 470uH и транзистор BC337 в качестве ключа. Удалось выжать около 70 В из схемы, но и транзистор, и дроссель были сильно нагретыми. Заменили ключевой транзистор на MJE13007 от какого-то блока питания ATX.

Далее источник тока. Ничего нового, простая схема с транзистором, здесь применен BC327, два выпрямительных диода и измерительный резистор. 

Теперь измерение. Берем цифровой китайский вольтметр, измеряющий напряжение на стабилитроне. Эти индикаторы имеют диапазон 3-30 В обычно. Этот факт, а также применяемый транзистор с Uce max 40V вынуждают выполнить некоторое ограничение напряжения на тестируемом устройстве.

Элементами ответственными за ограничение являются D4, T1, R3, R4 — перенапряжение 33 В вызывает сброс низкого состояния на входе сброса NE555 и инвертор выключается.

Источник питания — импульсный 5 В 1 A. Соответствующее гнездо установлено в корпусе. Готовое устройство также имеет переключатель настройки источника тока — трехпозиционный переключатель, замыкающий точку A на точку B или C или оставляющий ее не подключенной, что дает установки тока 1,4 мА, 3,8 мА и 0,7 мА. С этими значениями полезно проверить, как стабилитроны держат разный ток.

 

Если напряжение питания будет выше 8,5 В, то можно использовать UC3843 + Мосфет, который дает очень высокую эффективность (более 90%) и возможность тестировать диоды с еще более высокими напряжениями, после добавления делителя 1:10 на вольтметре. Схему похожего прибора можно посмотреть в этой статье.

   Форум по измерительным приборам

   Обсудить статью ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛЬТАЖА ЛЮБОГО СТАБИЛИТРОНА

Стабилитрон. Характеристики стабилитронов

Существует такой тип диода как стабилитрон или, как его ещё называют, диод Зенера. В стабилитроне используется тот же самый p-n переход, но работает диод Зенера совсем иначе! 

При создании различных электронных устройств бывает нужно получить стабильное напряжение для питания какой-либо части этого устройства, так как некоторые схемы, особенно на транзисторах, достаточно чувствительны к колебаниям напряжения питания, которое неизбежно по чисто физическим и техническим причинам. 

Один из способов получения такого стабилизированного напряжения — использование стабилитрона.

В зависимости от модели стабилитрона можно поддерживать стабильным напряжение вплоть до 400В. Очень хорошо. Но в радиолюбительской практике высоковольтные стабилитроны редкость и чаще встречаются на 3.3В, 5В, 12В и т.д. 

Конструкция стабилитрона такая же как у диода: p-n переход, два вывода, изолирующая или проводящая (встречается у некоторых советских стабилитронов) оболочка. Но в схеме они используются совсем иначе! Во-первых, стабилитрон подключается минусом к плюсу, а плюсом к минусу. А ты уже знаешь, что при таком подключени диоды ток не проводят. Или проводят? Давай разберёмся.

Принцип работы стабилитрона

Сложно предположить, что еще 70-100 лет назад редкая квартира в городах имела собственную ванную комнату со привычной нам белой чугунной ванной. Если ты сейчас пойдёшь в свою ванную комнату и посмотришь на ванну, то увидишь в ней два отверстия. Одно сливное, расположено на дне ванны, а второе, поменьше, возле края верхнего борта ванны. 

Зачем нужно второе отверстие? Чтобы не затопить соседей! С его помощью ограничивается уровень воды, до которого можно набрать воду в ванну. Как только уровень воды в достигнет защитного отверстия, то лишняя вода будет через это отверстие уходить в канализацию.

Так вот стабилитрон работает аналогично. Как только падение напряжения на нём превысит заданное на заводе значение (3.3В, 5В, 12В и т.д.), стабилитрон отведёт через себя лишний ток, удерживая выходное напряжение на заданном уровне, например, 3.3В

Стабилитрон — это защита от перелива

Пример использования стабилитрона

Возьмём резистор, стабилитрон и соединим их так, как показано на схеме ниже. Стабилитрон включен катодом (минусом) к резистору, а анодом (плюсом) к минусу. Т.е. включен в обратном направлении. В таком положении через стабилитрон протекает ток Iобр маленький, незначительный ток. Можно считать, что тока практически нет.

Если теперь подать Uвх, то на резисторе R

Стабилитроны, стабисторы, импульсные ограничительные TVS-диоды

Современная электронная аппаратура предъявляет жёсткие требования к стабильности постоянного напряжения источника питания. Основными причинами, вызывающими колебания выходного напряжения ИП, являются изменения напряжения сети и сопротивления нагрузки. Для минимизации влияния указанных причин предназначены стабилизаторы напряжения, позволяющие в заданных пределах поддерживать напряжение на нагрузке, а основой данных электронных устройств как раз и являются стабилитроны и стабисторы.

Начнём с наиболее распространённых полупроводников, использующихся в стабилизаторах ИП — стабилитронах, и попробуем разобраться — что такое стабилитрон, для чего он нужен, каков принцип его работы и в какое место схемы его следует засовывать.

Полупроводниковый стабилитрон представляет собой особый вид диодов, функционирующий в режиме устойчивого пробоя в условиях обратного смещения p-n перехода.

Рис.1

На рисунке Рис.1 приведена вольтамперная характеристика стабилитрона.
При включении стабилитрона в прямом направлении, его ВАХ аналогична вольтамперной характеристике обычного кремниевого диода.

При превышении уровня прямого напряжения (Uпр) значения 0,6-0,7В, стабилитрон переходит в проводящие состояние и поддерживает данный уровень до тех пор, пока не будет превышен максимально допустимый ток через него.
Однако стандартным рабочим режимом стабилитрона — является режим обратного напряжения.
По мере роста обратного напряжения до момента наступления пробоя, через стабилитрон протекает лишь малый ток утечки. Однако в момент достижения напряжением значения пробоя полупроводника, ток мгновенно вырастает. Происходит это в силу уменьшения дифференциального сопротивление стабилитрона до величин, составляющих единицы Ом.

Таким образом, напряжение на стабилитроне весьма точно поддерживается в определённом, достаточно широком диапазоне обратных токов.
Этот диапазон токов должен быть не меньше минимального тока стабилизации, т.е. наименьшего тока, при котором возможна работа стабилитрона в режиме пробоя, и не больше допустимого максимального тока стабилизации. Обе эти величины указаны в справочных характеристиках полупроводника.
По большому счёту, при выборе полупроводникового стабилитрона для работы в стабилизаторах напряжения, во многих случаях вполне достаточно ориентироваться на три его основных параметра: напряжение стабилизации, а также на минимальный и максимальный рабочие токи.

Температурная зависимость напряжения стабилизации стабилитрона характеризуется параметром ТКН (TKU) — температурным коэффициентом напряжения стабилизации. Причём, зависимость свойств стабилитрона от температуры может быть как с положительным ТКН, так и отрицательным. При последовательном подключении элементов с разными по знакам коэффициентами создаются прецизионные стабилитроны, с характеристиками, слабо зависящими от температуры нагрева или охлаждения.

Простейшая схема стабилизатора напряжения приведена на Рис.1 справа и состоит из балластного сопротивления Rб и стабилитрона, шунтирующего нагрузку Rн.


Значение резистора Rб подбирается из тех соображений, чтобы при минимально возможной величине напряжения питания Uвх и максимальном токе в нагрузке Iн — ток, протекающий через стабилитрон Iст, находился в рабочей зоне регулирования и рассчитывается по следующей формуле:
Rб = (Uвх — Uст)/(Iст + Iн). Ток стабилитрона Iст выбирается между допустимыми максимальным и минимальным значениями, в зависимости от напряжения на входе Uвх и тока нагрузки Iн.

Поясним примером. Предположим, заданы такие исходные данные:

— Uвх = 12-15 В — диапазон изменения входного напряжения;
— Uст = 9 В — необходимое стабилизированное напряжение на нагрузке;
— Iн = 100 мА — максимальный ток нагрузки.

Для наших целей вполне сгодится стабилитрон Д815В с типовым напряжением стабилизации ≈ 9В и током стабилизации 50-950мА. Давайте подставим все имеющиеся у нас вводные в формулу:
Rб = (12В — 9В)/(50мА + 100мА) = 20 Ом
При выбранном значении резистора мы: при максимальном токе нагрузки и минимальном напряжении питания обеспечиваем ток через стабилитрон, равный 50мА. С другой стороны, при отсутствии или обрыве нагрузки и максимальном напряжении питания — ток через стабилитрон равен 300мА, что с большим запасом укладывается в диапазон допустимых максимальных токов полупроводника.

Далее у нас на очереди стабистор .
Стабистор — полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (то есть в области прямого смещения напряжение на стабисторе).
Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации, которое составляет величину, примерно равную 0,7 В.
Последовательное соединение двух или трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов.
Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы часто используют для температурной компенсации стабилитронов, обладающих положительным температурным коэффициентом изменения напряжения стабилизации.

TVS-диоды — полупроводниковые приборы, выполняющие защитные функции ограничителя высоких напряжений, поступающих на вход устройства.
TVS-диоды разработаны и предназначены для защиты от мощных импульсов перенапряжения, в то время как кремниевые стабилитроны предназначены для поддержания величины постоянного напряжения и не рассчитаны на работу при значительных импульсных нагрузках.

Условные обозначения электрических параметров, характеризующих свойства
стабилитронов, стабисторов, импульсных TVS-диодов:

Диод Uст/Iст
  В/мА
Ic1-Ic2
 мА-мА
Rст/Iст
 Ом/мА
Rст/Iст
 Ом/мА

мВт
 TKU(мВ/C)
 1/10000*C
dUст
%(В)
Кор-
пус
2С101А
2С101Б
2С101В
2С101Г
2С101Д
3. 3/3
3.9/3
4.7/3
5.6/3
6.8/3
  1-30
  1-26
  1-21
  1-18
  1-15
180/3
180/3
200/3
100/3
 50/3




100
100
100
100
100
 -10
 -8
 -6
 +/-4
 +6
 10
 10
 10
 10
 10
 74
 74
 74
 74
 74
КС102А 4.84/20   3-58 160/3 17/20 300  —  —  —
КС104А 7.5/4 0. 5-17  40/4 125  —  —  —
КС104Б 9.2/4 0.5-14  40/4 125  —  —  —
КС106А 3.2/0.01 0.01-0.5 500/0.2   2  13 (0.3)  86
2С107А 0.7/10   1-100  50/1  7/10  — (2 мв/ C)  10  75
2С108А
2С108Б
2С108В
2С108Г
2С108Д
2С108Е
2С108Ж
2С108И
2С108К
2С108Л
2С108М
2С108Н
2С108П
2С108Р
2С108C
6. 4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
15/7.5
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 +/-0.2
 +/-0. 1
 +/-0.05
 +/-0.2
 +/-0.1
 +/-0.05
 +/-0.2
 +/-0.1
 +/-0.05
 +/-0.1
 +/-0.05
 +/-0.1
 +/-0.05
 +/-0.05
 +/-0.05
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
 10
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
2С113А 1.3/10   1-100  90/1 12/10   (-4мв/ C)  10  75
КС114А 6.4/7.5   3-35   15/7. 5 250  0.5   5  
КС115А 1.5/3   1-100 150/1 35/3 200   (.06)  33
2С117А
2С117Б
2С117В
2С117Г
2С117Д
2С117Е
2С117Ж
2С117И
2С117К
2С117Л
2С117М
2С117Н
2С117П
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
20/7. 5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
 80
 80
 80
 80
 80
 80
 80
 80
 80
 80
 80
 80
 80
-0.2;+0.2
-0.1;+0.1
-0.05;+0.05
-0.2;+0.2
-0.1;+0.1
-0.05;+0.05
-0.2;+0.2
-0.1;+0.1
-0.05;+0.05
-0.1;+0.1
-0.05;+0.05
-0.05;+0.05
-0.05;+0.05
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
  1
2С118А 3.2/0.2 0.01-0.5 500/.225  —   2  —  10  —
2С119А 1. 9/10   1-100 130/1 15/10  — (-6 мв/ C)  10  75
КС121А 7.5/5 0.5-35  — 15/5  —  — (0.4)  33
2С123А
2С123Б
2С123В
2С123Г
2С123Д
2С123Е
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
6.4/7.5
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
  3-12
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
 50/
20/7. 5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
20/7.5
 80
 80
 80
 80
 80
 80
-0.05;+0.05
-0.02;+0.02
-0.05;+0.05
-0.02;+0.02
-0.05;+0.05
-0.02;+0.02
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  1
  1
  1
  1
  1
  1
КС133А
2С133Б
КС133В
КС133Г
3.3/10
3.3/5
3.3/5
3.3/5
  3-81
  1-37.5
  1-37.5
  1-37.5
180/3
680/1
680/1
 65/10
150/5
150/5
150/5
300
125
125
125
-11

-10; -2
-10
 10
 10
(0.2)
(0.3)
  1
  —
  1
  1
КС139А
2С139Б
КС139Г
3. 9/10
3.9/10
3.9/5
  3-70
  3-26
  1-32
180/3
180/3
 60/10
 60/10
150/5
300
100
125
-10;0
-10
-10
 10
 10
 —
  1
  —
  1
КС147А
2С147Б
2С147В
КС147Г
2С147Т9
4.7/10
4.7/10
4.7/5
4.7/5
4.7/3
  3-58
  3-21
  1-26.5
  1-26.5
  1-38
160/3
180/3
680/1
680/1
560/
 56/10
 56/10
150/5
150/5
220/3
300
100
125
125
200
-9; +1
-8; +2
-7
-7
-8
 10
 10
 10
 10
(0. 3)
  1
  —
  1
  1
  —
КС156А
2С156Б
2С156В
КС156Г
2С156Т9
2С156Ф
5.6/10
5.6/10
5.6/5
5.6/5
5.6/3
5.6/5
  3-55
  3-18
  1-22.4
  1-22.4
  1-34
  1-20
160/3
160/3
470/1
470/1
560/
290/1
 46/10
 45/10
100/5
100/5
160/3
 30/5
300
100
125
125
200
125
-5; +5
-4; +7
0; +5
0; +7
-4; +6
 10
 10
 10
 10
(0.3)
  5
  1
  —
  1
  1
  —
  —
КС162А
КС162А2
6.2/10
6.2/10
  3-35
  3-22
150/3
150/3
 35/10
 35/10
150
300
— 6
— 6
(0. 4)
(0.4)
 76
 77
2С164М9 6.4/3 0.5-3  — 120/1.5  20 -0.5;+0.5 (0.3)  —
2С166А
2С166Б
2С166В
2С166Г
2С166Д
2С166Е
2С166Ж
2С166И
2С166К
6.6/7.5
6.6/7.5
6.6/7.5
6.6/7.5
6.6/7.5
6.6/7.5
6.6/7.5
6.6/7.5
6.6/7.5
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
  3-10
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 20/7.5
 20/7.5
 20/7. 5
 20/7.5
 20/7.5
 20/7.5
 20/7.5
 20/7.5
 20/7.5
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
 70
-0.2;+0.2
-0.1;+0.1
-0.05;+0.05
-0.2;+0.2
-0.1;+0.1
-0.05;+0.05
-0.2;+0.2
-0.1;+0.1
-0.05;+0.05
  5
  5
  5
  5
  7
  7
  5
  5
  6
 —
 —
 —
 —
 —
 —
 —
 —
 —
КС168А
2С168Б
КС168В
КС168В2
2С168К9
6.8/10
6.8/10
6.8/10
6.8/10
6.8/0.5
  3-28
  3-15
  3-28
  3-20
0.1-27
120/3
 40/3
120/3
120/3
1000/
 28/10
 15/10
 28/10
 28/10
200/0.5
300
100
150
300
200
— 6; +6
+7
— 5; +5
— 5; +5
-5;
 10
 10
(0. 5)
(0.5)
(0.3)
  1
 —
 76
 77
 —
КС170А 7.0/10   3-20  50/3  20/10 150 — 1; +1 (.35)  76
КС175А
КС175А2
2С175Е
2С175Ж
2С175Ц
7.5/5
7.5/5
7.5/5
7.5/4
7.5/0.5
  3-18
  3-18
  3-20
0.5-17
0.1-17
 70/3
 70/3
 —
200/0.5
820/0.1
 16/5
 16/5
 30/5
 40/4
200/0.5
150
300
150
125
125
— 4; +4
— 4; +4
10
+7
6. 5
(0.5)
(0.5)
  5
(0.4)
  —
 76
 77
 —
 77
 77
2С180А 8.0/5   3-15  15/1   8/5 125 +7 (0.6)  —
КС182А
КС182А2
2С182Е
2С182Ж
2С182Ц
8.2/5
8.2/5
8.2/5
8.2/4
8.2/0.5
  3-17
  3-17
  3-18
0.5-15
0.1-15
 30/3
 30/3
 —
200/0.5
820/0.1
 14/5
 14/5
 30/5
 40/4
200/0.5
150
300
150
125
125
+5
-5; +5

+8
7
(0. 6)
(0.6)
  5
(0.5)
  —
 76
 77
 —
 77
 77
КС190А
КС190Б
КС190В
КС190Г
КС190Д
КС190Е
КС190Ж
КС190И
КС190К
КС190Л
КС190М
КС190Н
КС190О
КС190П
КС190Р
КС190У
КС190Ф
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
9.0/10
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
  150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
-0. 5 +0.5
-0.5 +0.5
-0.2 +0.2
-0.1 +0.1
-0.05 +0.05
-0.5 +0.5
-0.2 +0.2
-0.1 +0.1
-0.05 +0.05
-0.2 +0.2
-0.1 +0.1
-0.05 +0.05
-0.05 +0.05
-0.1 +0.1 
-0.05 +0.05
-0.05 +0.05
-0.05 +0.05
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
 75
КС191А
КС191А2
КС191Б
КС191В
2С191Е
2С191Ж
КС191М
КС191Н
КС191П
КС191Р
КС191С
КС191T
КС191У
КС191Ф
2С191Ц
9.1/5
9.1/5
9.1/10
9.1/10
9.1/5
9.1/4
9.1/10
9.1/10
9.1/10
9.1/10
9.1/10
9.1/10
9. 1/10
9.1/10
9.1/0.5
  3-15
  3-15
  3-20
  3-20
  3-16
0.5-14
  5-15
  5-15
  5-15
  5-15
  3-20
  3-20
  3-20
  3-20
0.1-14
 30/3
 30/3
 —
 —
 —
200/0.5
 39/5
 39/5
 39/5
 39/5
 —
 —
 —
 —
820/0.1
 18/5
 18/5
 15/10
 15/10
 30/5
 40/4
 18/10
 18/10
 18/10
 18/10
 18/10
 18/10
 18/10
 18/10
200/0.5
150
300
200
200
150
125
150
150
150
150
200
200
200
200
125
+6
-6; +6
-1; +1
-0.5; +0.5

+9
-0.5; +0.5
-0.2; +0.2
-0.1; +0.1
-0.05;+0.05
-0.5; +0.5
-0.2; +0.2
-0.1; +0.1
-0.05;+0.05
8
(0. 6)
(0.6)
(0.4)
(0.4)
  5
(0.5)
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  5
  —
 76
 77
 75
 75
 —
 77
 —
 —
 —
 —
 75
 75
 75
 75
 77
КС196А
КС196Б
КС196В
КС196Г
9.6/10
9.6/10
9.6/10
9.6/10
  3-20
  3-20
  3-20
  3-20
 70/3
 70/3
 70/3
 70/3
 18/10
 18/10
 18/10
 18/10
200
200
200
200
-0.5; +0.5
-0.25;+0.25
-0.1; +0.1
-0.05;+0.05
  5
  5
  5
  5
 
КС201А
КС201Б
КС201В
КС201Г
  —
 11/4
 12/4
 13/4
0. 5-11
0.5-4.5
0.5-16
0.5-16
   70/2
 40/4
 15/4
 15/4
200
125
200
200
 10
 —
 —
 —
(0.5)
(0.6)
(0.4)
(0.7)
 
КС210Б
КС210Б2
2С210Е
2С210Ж
2С210Ц
 10/5
 10/5
 10/5
 10/4
 10/0.5
  3-14
  3-14
  3-15
0.5-13
0.1-12.5
 35/3
 35/3
 —
200/0.5
820/0.1
 22/5
 22/5
 30/5
 40/4
200/0.5
150
300
150
125
125
+7
-7; +7

+9
8.5
(0.7)
(0.7)
  5
(0.5)
 76
 77
 —
 77
 77
2С211А
КС211Б
КС211В
КС211Г
КС211Д
2С211Ж
2С211И
КС211Ц
 11/5
 11/10
 11/10
 11/10
 11/10
 11/4
 11/5
 11/0.5
  3-10
  5-33
  5-33
  5-33
  5-33
0.5-14
  3-13
0.1-11.2
 36/1
 30/5
 30/5
 30/5
 30/5
200/0.5
 40/3
820/0.1
 19/5
 15/10
 15/10
 15/10
 15/10
 70/4
 23/5
200/0.5
125
280
280
280
280
150
150
125
+9.5
+2
-2; +2
-1; +1
-0.5; +0.5
+9
+7
8.5
 —
+15
-15
+-10
+-10
(0.5)
(0.7)
 —
 —
 87
 87
 87
 87
 77
 76
 77
2С212В
2С212Е
2С212Ж
2С212Ц
 12/5
 12/5
 12/4
 12/0.5
  3-12
  3-13
0.5-11
0.1-10.6
 45/3
 —
200/0.5
820/0.1
 24/5
 30/5
 40/4
200/0.5
150
150
125
125
+7.5

+9.5
8.5
  5
  5
(0.6)
  —
 76
 —
 77
 77
2С213А
2С213Б
КС213Б2
2С213Е
2С213Ж
 13/5
 13/5
 13/5
 13/5
 13/4
  3-9
  3-10
  3-10
  3-12
0.5-10
 44/1
 45/3
 45/3
 —
200/0.5
 22/5
 25/5
 25/5
 30/5
 40/4
125
150
300
150
125
+9.5
+8
-8; +8

+9.5
  —
(0.9)
(1.0)
  5
(0.7)
 —
 76
 77
 77
2С215Ж  15/2 0.5-8.3 300/0.5  70/2 125  — (0.8)  77
2С216Ж  16/2 0.5-7.8 300/0.5  70/2 125  — (0.9)  77
2С218Ж  18/2 0.5-6.9 300/0.5  70/2 125  — (1.0)  77
2С220Ж  20/2 0.5-6.2 300/0.5  70/2 125  — (1.0)  77
2С222Ж  22/2 0.5-5.7 300/0.5  70/2 125  — (1.1)  77
2С224Ж  24/2 0.5-5.2 300/0.5  70/2 125  — (1.2)  77
2С291А  91/1 0.5-2.7 1600/0.5 700/1 250 11 (5.0)  —
Д818А
Д818Б
Д818В
Д818Г
Д818Д
Д818Е
  9/10
  9/10
  9/10
  9/10
  9/10
  9/10
  3-33
  3-33
  3-33
  3-33
  3-33
  3-33
100/3
100/3
100/3
100/3
100/3
100/3
 25/10
 25/10
 25/10
 25/10
 25/10
 25/10
300
300
300
300
300
300
+2.3;
-2.3;
-1.1; +1.1
-0.6; +0.6
-0.2; +0.2
-0.1; +0.1
 20
-20
 15
 15
 15
 15
 75
 75
 75
 75
 75
 75

это что такое и для чего он нужен?

Стабилитрон — это полупроводниковый диод с уникальными свойствами. Если обычный полупроводник при обратном включении является изолятором, то он выполняет эту функцию до определенного роста величины приложенного напряжения, после чего происходит лавинообразный обратимый пробой. При дальнейшем увеличении протекающего через стабилитрон обратного тока напряжение продолжает оставаться постоянным за счет пропорционального уменьшения сопротивления. Таким путем удается добиться режима стабилизации.

В закрытом состоянии через стабилитрон сначала проходит небольшой ток утечки. Элемент ведет себя как резистор, величина сопротивления которого велика. При пробое сопротивление стабилитрона становится незначительным. Если дальше продолжать повышать напряжение на входе, элемент начинает греться и при превышении током допустимой величины происходит необратимый тепловой пробой. Если дело не доводить до него, при изменении напряжения от нуля до верхнего предела рабочей области свойства стабилитрона сохраняются.

Когда напрямую включается стабилитрон, характеристики не отличаются от диода. При подключении плюса к p-области, а минуса — к n-области сопротивление перехода мало и ток через него свободно протекает. Он нарастает с увеличением входного напряжения.

Стабилитрон — это особый диод, подключаемый большей частью в обратном направлении. Элемент сначала находится в закрытом состоянии. При возникновении электрического пробоя стабилитрон напряжения поддерживает его постоянным в большом диапазоне тока.

На анод подается минус, а на катод — плюс. За пределами стабилизации (ниже точки 2) происходит перегрев и повышается вероятность выхода элемента из строя.

Характеристики

Параметры стабилитронов следующие:

  • Uст — напряжение стабилизации при номинальном токе Iст;
  • Iст min — минимальный ток начала электрического пробоя;
  • Iст max — максимальный допустимый ток;
  • ТКН — температурный коэффициент.

В отличие от обычного диода, стабилитрон — это полупроводниковое устройство, у которого на вольт-амперной характеристике области электрического и теплового пробоя достаточно далеко расположены друг от друга.

С максимально допустимым током связан параметр, часто указываемый в таблицах — мощность рассеивания:

Pmax = Iст max∙ Uст.

Зависимость работы стабилитрона от температуры может быть как с положительным ТКН, так и отрицательным. При последовательном подключении элементов с разными по знакам коэффициентами создаются прецизионные стабилитроны, не зависящие от нагрева или охлаждения.

Схемы включения

Типовая схема простого стабилизатора, состоит из балластного сопротивления Rб и стабилитрона, шунтирующего нагрузку.

В некоторых случаях происходит нарушение стабилизации.

  1. Подача на стабилизатор большого напряжения от источника питания при наличии на выходе фильтрующего конденсатора. Броски тока при его зарядке могут вызвать выход из строя стабилитрона или разрушение резистора Rб.
  2. Отключение нагрузки. При подаче на вход максимального напряжения ток стабилитрона может превысить допустимый, что приведет к его разогреву и разрушению. Здесь важно соблюдать паспортную область безопасной работы.
  3. Сопротивление Rб подбирается небольшим, чтобы при минимально возможной величине напряжения питания и максимально допустимом токе на нагрузке стабилитрон находился в рабочей зоне регулирования.

Для защиты стабилизатора применяются тиристорные схемы защиты или плавкие предохранители.

Резистор Rб рассчитывается по формуле:

Rб = (Uпит — Uном )(Iст + Iн).

Ток стабилитрона Iст выбирается между допустимыми максимальным и минимальным значениями, в зависимости от напряжения на входе Uпит и тока нагрузки Iн.

Выбор стабилитронов

Элементы имеют большой разброс по напряжению стабилизации. Чтобы получить точное значение Uн, стабилитроны подбираются из одной партии. Есть типы с более узким диапазоном параметров. При большой мощности рассеивания элементы устанавливают на радиаторы.

Для расчета параметров стабилитрона необходимы исходные данные, например, такие:

  • Uпит = 12-15 В — напряжение входа;
  • Uст = 9 В — стабилизированное напряжение;
  • Rн = 50-100 мА — нагрузка.

Параметры характерны для устройств с небольшим потреблением энергии.

Для минимального входного напряжения 12 В ток на нагрузке выбирается по максимуму — 100 мА. По закону Ома можно найти суммарную нагрузку цепи:

R = 12 В / 0,1 А = 120 Ом.

На стабилитроне падение напряжения составляет 9 В. Для тока 0,1 А эквивалентная нагрузка составит:

Rэкв = 9 В / 0,1 А = 90 Ом.

Теперь можно определить сопротивление балласта:

Rб = 120 Ом — 90 Ом = 30 Ом.

Оно выбирается из стандартного ряда, где значение совпадает с расчетным.

Максимальный ток через стабилитрон определяется с учетом отключения нагрузки, чтобы он не вышел из строя в случае, если какой-либо провод отпаяется. Падение напряжения на резисторе составит:

UR = 15 — 9 = 6 В.

Затем определяется ток через резистор:

IR = 6/30 = 0,2 А.

Поскольку стабилитрон подключен к нему последовательно, Ic = IR = 0,2 А.

Мощность рассеивания составит P = 0,2∙9 = 1,8 Вт.

По полученным параметрам подбирается подходящий стабилитрон Д815В.

Симметричный стабилитрон

Симметричный диодный тиристор представляет собой переключающий прибор, проводящий переменный ток. Особенностью его работы является падение напряжения до нескольких вольт при включении в диапазоне 30-50 В. Его можно заменить двумя встречно включенными обычными стабилитронами. Устройства применяют в качестве переключающих элементов.

Аналог стабилитрона

Когда не удается подобрать подходящий элемент, используют аналог стабилитрона на транзисторах. Их преимуществом является возможность регулирования напряжения. Для этого можно применять усилители постоянного тока с несколькими ступенями.

На входе устанавливают делитель напряжения с подстроечным резистором R1. Если входное напряжение возрастает, на базе транзистора VT1 оно также увеличивается. При этом растет ток через транзистор VT2, который компенсирует увеличение напряжения, поддерживая тем самым его стабильным на выходе.

Маркировка стабилитронов

Выпускаются стеклянные стабилитроны и стабилитроны в пластиковых корпусах. В первом случае на них наносятся 2 цифры, между которыми располагается буква V. Надпись 9V1 обозначает, что Uст = 9,1 В.

На пластиковом корпусе надписи расшифровываются с помощью даташита, где также можно узнать другие параметры.

Темным кольцом на корпусе обозначается катод, к которому подключается плюс.

Заключение

Стабилитрон — это диод с особыми свойствами. Достоинством стабилитронов является высокий уровень стабилизации напряжения при широком диапазоне изменения рабочего тока, а также простые схемы подключения. Для стабилизации малого напряжения приборы включают в прямом направлении, и они начинают работать как обычные диоды.

Стабилитрон: устройство, принцип действия, характеристики

Основой надежной и продолжительной работы электронной аппаратуры является стабильное напряжение питания. Для этого применяют стабилизированные источники питания. Можно сказать, что основным элементом, который определяет уровень выходного напряжения блока питания, это полупроводниковый прибор – стабилитрон. Он может быть как основой линейного стабилизатора, так и пороговым элементом в цепи обратной связи импульсного источника питания. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик про устройство и принцип работы стабилитрона.

Что это такое

В литературе дается следующее определение:

Стабилитрон или диод Зенера это прибор, предназначенный для стабилизации напряжения в электрических цепях. Работает при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя имеет высокое сопротивление перехода. Протекающие при этом токи незначительны. Широко используются в электронике и в электротехнике.

Если говорить простыми словами, то стабилитрон предназначен для стабилизации напряжения в электронных схемах. В цепь он включается в обратном направлении. При достижении напряжения, превышающего напряжение стабилизации, происходит обратимый электрический пробой pn-перехода. Как только оно понизится до номинала, пробой прекращается, и стабилитрон закрывается.

На нижеприведенном рисунке представлена графическая схема для чайников, позволяющая понять принцип действия диода Зенера.

Основными преимуществами является невысокая стоимость и небольшие габариты. Промышленность выпускает устройства с напряжением стабилизации о 1,8 — 400 В в металлических, керамических или корпусах из стекла. Это зависит от мощности, на которую рассчитан стабилитрон и других характеристик.

Для стабилизации высоковольтного напряжения от 0,4 до нескольких десятков кВ, применяются стабилитроны тлеющего разряда. Они имеют стеклянный корпус и до появления полупроводниковых приборов применялись в параметрических стабилизаторах.

Аналогичными свойствами обладают приборы, меняющие свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения – это варисторы. Между стабилитроном и варистором разница заключается в том, что последний обладает двунаправленными симметричными характеристиками. А это значит, что в отличие от диодов, он не имеет полярности. Кратко варистор предназначен для обеспечения защиты от перенапряжения электронных схем.

Для предохранения аппаратуры от скачков напряжения применяют супрессоры. Между стабилитроном и супрессором отличия заключаются в том, что первый постепенно изменяет свое внутреннее сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. Второй при достижении определенного порога напряжения открывается сразу. Т.е. его внутреннее сопротивление стремится к нулю. Основное назначение супрессоров — защита аппаратуры от скачков питания.

На рисунке ниже представлено условно графическое обозначение (УГО по ГОСТ) полупроводника и его вольт-амперная характеристика.

На рисунке цифрами указан участок 1-2. Он является рабочим и предназначен для стабилизации напряжения в цепях. Если прибор включить в прямом направлении, то он будет работать как обычный диод.

Рекомендуем посмотреть следующий видеоролик, чтобы подробнее изучить принцип действия стабилитрона, обозначение элементов и область их применения.

Основные характеристики

При проектировании блоков питания, следует уметь правильно произвести расчет и подобрать по значениям необходимый элемент. Неправильно подобранный стабилитрон сразу выйдет из строя или не будет поддерживать напряжение на необходимом уровне.

Основными характеристиками являются:

  • напряжение Ucт. стабилизации;
  • номинальный ток стабилизации Iст., протекающий через стабилитрон;
  • допустимая мощность рассеивания;
  • температурный коэффициент стабилизации;
  • динамическое сопротивление.

Эти характеристики определены заводом-изготовителем и указываются в справочной литературе.

Условно графическое обозначение на схемах

Все приборы имеют графическое обозначение. Это необходимо, чтобы не загромождать электрическую схему. Стабилитрон имеет свое условно-графическое обозначение, которое утверждено межгосударственным стандартом единого стандарта конструкторской документации (ЕСКД).

На рисунке снизу представлено как обозначается на схеме по ГОСТ 2.730-73, стабилитрон обозначается практически как диод, так как, в сущности, является одной из его разновидностей.

Для правильного включения следует различать, где плюс, где минус. Если смотреть на приведенный выше рисунок, то на нем плюс (анод) расположен слева, а минус (катод) справа. Согласно ЕСКД размеры УГО диодов должны составлять 5/5 мм. Это иллюстрирует рисунок снизу.

Схема подключения

Рассмотрим работу стабилитрона на примере схемы параметрического стабилизатора. Это типовая схема. Приведем формулы для расчета стабилизатора.

Допустим, что имеется 15 Вольт, а на выходе необходимо получить 9 В. По таблице напряжений в справочнике подбираем стабилитрон Д810. Произведем расчет токоограничивающего резистора R1, согласно рисунку ниже. На нем показан токоограничивающий резистор и схема включения. Режим регулирования напряжения отмечен на вольт-амперной характеристике 1,2.

Для того чтобы полупроводник не вышел из строя, необходимо учитывать ток стабилизации и ток нагрузки. Из справочника определяем ток стабилизации.

Он равен 5 мА. На рисунке снизу представлена часть справочника.

Предполагаем, что ток нагрузки равен 100 мА:

R1= (Uвх-Uст)/(Iн+Icт)= (15-9)/(0.1+0.005)=57.14 Ом.

Если нужен мощный стабилизатор, то стоит собирать схему из стабилитрона и транзистора.

Если необходимо изготовить стабилизатор на небольшое напряжение 0,2-1 В, для этого применяется стабистор. Он является разновидностью стабилитрона, но работает в прямой ветви ВАХ и включается в прямом направлении, в чем его уникальная особенность и заключается.

Аналогичным образом можно изготовить блок питания, где стабилизатор изготовлен из диодов. Как и стабистор их включают в прямом направлении. Нужное напряжение набирают прямыми падениями напряжений на диоде, для кремниевых диодов оно находится в пределах 0.5-0.7В. При отсутствии диодов, можно собрать стабилитрон из транзистора.

На нижеприведенном рисунке представлена схема на транзисторе.

Промышленность выпускает и управляемые стабилитроны. Или, точнее сказать, это микросхема — TL431. Это универсальная микросхема, позволяет регулировать напряжение в пределах от 2,5 до 36 вольт.

Регулировка осуществляется путем подбора делителя сопротивлений. На нижеприведенной схеме представлен стабилизатор на 5 вольт. Делитель собран на резисторах номиналом 2,2 К.

Специалист должен знать, как проверить мультиметром работоспособность стабилитрона. Сразу отметим, что проверить можно только однонаправленный элемент, сдвоенные (двунаправленные) такой проверке не подлежат. Если диод Зенера исправен, то при «прозвонке» тестером в одну сторону он будет показывать обрыв, а во вторую минимальное сопротивление. Неисправный звонится в обе стороны.

Маркировка

В зависимости от мощности диода, они выпускаются в различных корпусах. На металлических корпусах большой мощности указывается буквенное обозначение типа прибора.

На нижеприведенных фото представлены приборы советского производства, и как они выглядели.

Сейчас маломощные диоды выпускаются в стеклянных корпусах. Маркировка импортных приборов имеет цветовое обозначение. На корпус наносится маркировка полосами или цветными кольцами.

На нижеприведенном рисунке представлена маркировка SMD-диодов.

Отечественные диоды в стеклянных корпусах маркируют полосами или кольцами. Определить тип и параметры можно по любому справочнику радиоэлектронных компонентов. Например, зеленая полоса обозначает стабилитрон КС139А, а голубая полоса (или кольцо) указывает на КС133А.

На мощных устройствах в металлических корпусах указывается буквенное обозначение, например, Д816, как показано на фото вверху. Это необходимо для того, чтобы знать, как подобрать аналог.

Вот мы и рассмотрели, какие бывают стабилитроны, как они работают и для чего нужны. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Материалы по теме:

Параллельный параметрический и последовательный стабилизаторы напряжения

Параллельный параметрический стабилизатор, последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе. Практические расчеты.

Доброго дня уважаемые Радиолюбители!
Сегодня на сайте “Радиолюбитель“, в разделе “Практикум начинающего радиолюбителя“, мы продолжим рассмотрение статьи “Источники питания радиолюбительских устройств“. Напомню, что в прошлый раз, изучая схему источника питания радиолюбительских устройств, мы остановились на назначении и расчете сглаживающего фильтра:

Сегодня мы рассмотрим последний элемент – стабилизатор напряжения.

Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки


Сегодня мы рассмотрим два простейших стабилизатора напряжения:
— параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне;
– последовательный стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе.

Параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне

Полупроводниковый стабилитрон —  (другое название – диод Зенера)  предназначен для стабилизации постоянного напряжения источников питания. В простейшей схеме линейного параметрического стабилизатора он выступает одновременно и источником опорного напряжения, и силовым регулирующим элементом. В более сложных схемах ему отводится только роль источника опорного напряжения.

Один из внешних видов и обозначение стабилитрона:

Как работает стабилитрон

Напряжение на стабилитрон (в отличие от диода) подают в обратной полярности (анод соединяют с минусом а катод с плюсом источника питания – Uобр). При таком включении через стабилитрон течет обратный ток – Iобр.
При увеличении напряжения обратный ток растет очень медленно (на схеме, почти параллельно оси Uобр), но при некотором напряжении Uобр переход стабилитрона пробивается (но разрушение стабилитрона в этот момент не происходит) и через него начинает идти обратный ток значительно большего значения. В этот момент вольтамперная характеристика стабилитрона (ВАХ) резко идет вниз (почти параллельно оси Iобр) – наступает режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации минимальное (Uст min) и ток стабилизации минимальный (Iст min).
При дальнейшем увеличении Uобр ВАХ стабилитрона опять меняет свое направление – заканчивается режим стабилизации, основные параметры которого – напряжение стабилизации максимальное (Uст max)  и ток стабилизации максимальный (Iст max). С этого момента стабилитрон теряет свои свойства, начинает разогреваться, что может привести к тепловому пробою перехода стабилитрона и соответственно к его выходу из строя.

Режим стабилизации стабилитрона может быть в широких пределах, поэтому в документации на стабилитроны указывают допустимые минимальные и максимальные значения токов (Iст min и Iст max) и напряжений стабилизации (Uст min и Uст max). Внутри этих диапазонов лежат выбранные производителем номинальные значенияIст и Uст. Номинальный ток стабилизации обычно устанавливается производителями на уровне 25%-35% от максимального, а номинальное значение напряжения стабилизации как среднее от максимального и минимального.

Для примера можно воспользоваться программой  “TBFEdit”  – справочник по радиодеталям“ и воочию посмотреть какие характеристики приводятся в справочниках по стабилитронам:

К примеру стабилитрон Д814Г:
— номинальный ток стабилизации (Iст)= 5 мА;
– номинальное напряжение стабилизации (Uст)= (от 10 до 12 вольт)= 11 вольт;
– максимальный ток стабилизации (Iст max)= 29 мА.
Эти данные нам будут необходимы при расчетах простейшего стабилизатора напряжения.

Если вы не смогли найти нужный наш родной, советский, стабилитрон, то можно используя, к примеру программу, Color And Code, подобрать по нужным параметрам буржуйский аналог:

Как видите, стабилитрон Д814Г легко можно заменить аналогом – BZX55C11 (у которого характеристики даже немного получше)

Ну а теперь рассмотрим параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне.

Параллельный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне применяется в слаботочных устройствах (несколько миллиампер) и представляет собой делитель напряжения (на резисторе R – балластный резистор и стабилитроне VD – который выполняет роль второго резистора) на вход которого подается нестабильное  напряжение  а выходное напряжение снимается с нижнего плеча делителя. При повышении (понижении) входного напряжения внутреннее сопротивление стабилитрона уменьшается (увеличивается), что позволяет удерживать выходное напряжение на заданном уровне. На балластном резисторе падает разница между входным напряжением питания и напряжением стабилизации стабилитрона.

Рассмотрим схему данного (самого простейшего) стабилизатора напряжения:

Как рассчитать параметры такого стабилизатора. Первое и самое главное, что нужно запомнить:

Для нормальной работы схемы ток через стабилитрон должен в несколько раз (3-10 раз) превышать ток в стабилизируемой нагрузке. Практически, так-как номинальный ток стабилизации стабилитрона в несколько раз меньше максимального, то допускается при расчетах считать, что ток нагрузки не должен превышать номинального тока стабилизации.
К примеру: ток потребляемый нагрузкой составляет 10 мА, значит нам необходимо подобрать такой стабилитрон, чтобы его номинальный ток стабилизации не был меньше 10 мА (лучше конечно, если он будет больше).

Расчет параллельного параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне

Дано:
Uвх – входное напряжение = 15 вольт
Uвых – выходное напряжение (напряжение стабилизации) = 11 вольт

Расчет:
1. По справочнику, приведенному выше, определяем, что для наших целей подходит стабилитрон Д814Г:
Uст (10-12в)= 11 вольт
Iст max= 29 мА
Iст номинальный = 5 мА
Исходя из сказанного выше, определяемся, что ток нагрузки не должен превышать Iст номинального – 5 мА
2. Определяем напряжение падения на балластном резисторе (R) как разность входного и выходного стабилизированного напряжения:
Uпад=Uвх – Uвых=15-11= 4 вольта
3. Используя закон Ома, определяем номинал балластного сопротивления R, деля напряжение падения Uпад на Iст стабилитрона:
R= Uпад/Iст= 4/0,005= 800 Ом
Так как резисторов номиналом 800 Ом нет, берем ближайший больший номинал – R=1000 Ом= 1 кОм
4. Определяем мощность балластного резистора R:
Pрез= Uпад*Iст= 4*0,005= 0,02 ватта
Так как через резистор протекает не только ток стабилизации стабилитрона но и ток потребляемый нагрузкой, то полученное значение увеличиваем минимум в 2 раза:
Pрез= 0,004*2= 0,008 ват, что соответствует ближайшему номиналу = 0,125 ватт.

Что делать если вы не нашли стабилитрон с нужным напряжением стабилизации.
В этом случае можно применить последовательное соединение стабилитронов. К примеру, если мы соединим последовательно два стабилитрона Д814Г, то напряжение стабилизации составит 22 вольта (11+11). Если соединим Д814Г и Д810 то получим напряжение стабилизации 20 вольт (11+10).
Допускается любое число последовательного соединения стабилитронов одной серии (как в примере – Д8**).
Последовательное соединение стабилитронов разной серии допускается только в том случае, если рабочие токи последовательной цепочки укладываются в паспортные диапазоны токов стабилизации каждой использованной серии.

Что делать, если в приведеном выше примере, ток нагрузки составляет к примеру не 5 а 25 мА?
Можно конечно все так и оставить, так как максимальный ток стабилизации (Iст max) Д814Г равен 29 мА, единственное придется пересчитать мощность балластного резистора. Но в этом случае стабилитрон будет работать на пределе своих возможностей и у вас не будет никаких гарантий, что он не выйдет из строя.
А что делать если ток нагрузки составляет, к примеру, 50 мА?


 Последовательный стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе

Последовательный стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе – это по сути параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключенный ко входу эммитерного повторителя.

Его выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона за счет падения напряжения на переходе база-эммитер транзистора (для кремниевых транзисторов – около 0,6 вольт, для германиевы – окло 0,25 вольт), что нужно учитывать при выборе стабилитрона.
Эммитерный повторитель (он же – усилитель тока) позволяет увеличить максимальный ток стабилизатора напряжения по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне в β (h21э) раз (где β (h31э) – коэффициент усиления по току данного транзистора, берется наименьшее значение).

Схема последовательного стабилизатора на биполярном транзисторе:

Так-как данный стабилизатор состоит из двух частей – источник опорного напряжения (он же параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне) и усилителя тока на транзисторе (он же эммитерный повторитель), то расчет такого стабилизатора производится аналогично выше приведенному примеру.
Единственное отличие:
— к примеру нам надо получить ток нагрузки 50 мА, тогда выбираем транзистор с коэффициентом усиления β (h21э) не менее 10 (β (h21э)=Iнагрузки/Iст=50/5=10
– мощность балластного резистора рассчитываем по формуле: Ррез=Uпад*(Iст+Iнагрузки)

Ток нагрузки можно увеличить еще в несколько раз, если применить схему с составным тразистором (два транзистора, включенные по схеме Дарлингтона или Шиклаи):



Вот, в принципе, и все.

Как измерить номинальное напряжение стабилитрона

В этом документе я покажу вам, как измерить номинальное напряжение стабилитрона, когда на нем нет маркировки или если она нечитаема. Будьте осторожны, потому что я показываю вам метод с лабораторным источником питания, и если вы на самом деле не знаете элементарных правил тока и напряжения, это объяснение может быть очень опасным.Это может навредить вам, обжечь руки или, может быть, намного хуже. Будьте осторожны, что вы делаете, это может быть очень жарко и тепло!
Я не стал объяснять, как работает стабилитрон и для чего он нужен. Здесь я только покажу, как можно определить номинальное напряжение стабилитрона, если на нем нет кодировки.

Сегодня я получил хороший вопрос от сына моего друга, который изучает основы электроники. «Как можно узнать номинальное напряжение стабилитрона, если кодировка отсутствует или не читается?» Посмотрим, что мы можем сделать.

Я получил неисправную плату от ИБП или чего-то еще и распаял несколько стабилитронов. Получили кучу неопознанных стабилитронов. На фото их два, но у нас их стало больше. Допустим, мы знаем, являются ли эти диоды стабилитронами, только по маркировке на плате. ZD1 и ZD4. Вот полные стабилитроны, которые мы вынули из платы:

Я использовал один из своих лабораторных источников питания, чтобы посмотреть, какие номинальные напряжения соответствуют этим стабилитронам.

  1. Установите все потенциометры на нулевую ступень.Потенциометры тока и напряжения.
  2. Вставьте зажимы типа «крокодил» на выходные клеммы блока питания.

В моем случае желтый — это положительный вывод, а зеленый — отрицательный.

  1. Замкните две клеммы Crocos и отрегулируйте потенциометры ограничителя тока, так что блок питания будет ограничивать ток около 10-20 мА.

Осторожно! не играйте с этими закороченными крокодилами, если ваш БП не имеет защиты от перегрузки по току, то крокодилы могут заплесневеть, если вы подключите к выходу несколько ампер !!!

Он тоже может загореться!

Настройте свой блок питания на подачу тока только 10-20 мА и разберите крокодилы.

Теперь у вас должны появиться все нули.

Это означает, что ток через крокодилы не протекает, потому что цепь разомкнута.

  1. Теперь поставил стабилитрон между крокодилом. Положительный зажим должен быть на катоде диода, а отрицательный крокодил — на аноде диода, как показано на рисунке ниже.

Помните, в моем случае желтый зажим — положительный, а зеленый — отрицательный.

  1. Теперь начните медленно вращать потенциометр напряжения, чтобы добавить напряжение в цепь.

Вращайте, пока ток не поднимется до максимального значения тока настройки на блоке питания. В нашем случае около 10-20 мА.

Пока я не повернул потенциометр напряжения немного выше 20,7 В, горит красный индикатор C.C на токовой стороне, поэтому прибор сказал мне, что я достиг максимального потребления тока около 10-20 мА. Затем я немного повернул потенциометр напряжения, и светодиод C.C погас.

Как видите, напряжение составляет 20,7 В, а ток 0,01 А, что означает около 10 мА.Это означает, что стабилитрон закрывается на 20 В. Посмотрим, что отмечено на стабилитроне:

Как видите, на стабилитроне нанесена цифра 20. Этот стабилитрон представляет собой стабилитрон с номиналом 20 В.

Вот еще один пример:

На стабилитроне нет маркировки. Посмотрим, какое напряжение у этого парня.

Достигнут максимальный ток, ЦС включен, напряжение 3,3 В. Этот стабилитрон представляет собой стабилитрон на 3,3 В.

Посмотрите на картинку ниже.На диоде я обнаружил только маркировку «C-» или «-C». Ничего другого, даже если у меня есть возможность увеличить компонент, я не реализовал никакой знающей маркировки. Тем не менее, можно быть уверенным, что этот стабилитрон представляет собой стабилитрон с номинальным напряжением 3,3 В, который я даю с допуском + -5%.

Вывод:

Это один из способов узнать номинальное напряжение стабилитрона. Этот метод не используется в схеме. Компоненты CMOS или TTL могли просыпаться на плате и создавать беспорядок из-за испытательных напряжений.Конечно, есть и другой метод, но я использую этот тип тестирования в своей практике.

Эта статья предназначена для опытных специалистов по ремонту и новичков в мире электронного ремонта. Для дальнейшего изучения техники проверки электронных компонентов, пожалуйста, обратитесь к книге г-на Джестина Йонга, который сделал хорошо объясненные руководства « Testing Electronic Components » с отличными изображениями и пояснениями.

Надеюсь, вам понравится эта статья.

Эту статью для вас подготовил Кристиан Роберт Адзич из Нови Кнежевац, Сербия.

Пожалуйста, поддержите, нажав на кнопки социальных сетей ниже. Ваш отзыв о посте приветствуется. Пожалуйста, оставьте это в комментариях.

P.S- Если вам понравилось это читать, щелкните здесь , чтобы подписаться на мой блог (бесплатная подписка). Так вы никогда не пропустите сообщение . Вы также можете переслать ссылку на этот сайт своим друзьям и коллегам — спасибо!

Примечание: вы можете проверить его предыдущий пост по ссылке ниже:

https: // www.jestineyong.com/fiat-stilo-car-radio-no-fm-reception/

Нравится (182) Не нравится (0)

Как использовать стабилитроны

AN008 — Как использовать стабилитроны
Elliott Sound Products АН-008
Род Эллиотт (ESP)
Прил. Индекс банкнот
Основной индекс

О стабилитронах Стабилитроны
очень распространены для основных задач регулирования напряжения.Они используются в качестве дискретных компонентов, а также в пределах ИС, которые требуют опорного напряжения. Стабилитроны (также иногда называемые опорное напряжение диоды) действует как обычный диод кремния в прямом направлении, но предназначены для разрушения при определенном напряжении, когда подвергается воздействию обратного напряжения.

Все диоды делают это, но обычно при напряжениях, которые непредсказуемы и слишком высоки для обычных задач регулирования напряжения. В стабилитронах используются два разных эффекта…

  • Ударная ионизация (также называемая лавинным пробоем) — положительный температурный коэффициент
  • Пробой Зенера — отрицательный температурный коэффициент

Ниже 5,5 В преобладает стабилитрон, а при напряжениях 8 В и более — лавинный пробой. Хотя у меня нет намерения вдаваться в подробности, в сети есть много информации (см. Ссылки) для тех, кто хочет знать больше. Поскольку эти два эффекта имеют противоположные тепловые характеристики, стабилитроны при напряжении около 6 В обычно имеют очень стабильную работу по отношению к температуре, поскольку положительный и отрицательный температурные коэффициенты компенсируются.

Очень высокая термостойкость может быть получена путем последовательного включения стабилитрона с обычным диодом. Здесь нет жестких правил, и обычно требуется выбор устройства, чтобы комбинация была как можно более стабильной. Можно выбрать стабилитрон около 7-8 В для работы с диодом, чтобы компенсировать температурный дрейф. Излишне говорить, что диодный и стабилитронный переходы должны находиться в тесном тепловом контакте, иначе температурная компенсация не будет успешной.

Стабилитрон — это уникальный полупроводниковый прибор, который выполняет множество различных задач в отличие от любого другого компонента.Похожее устройство (которое, по сути, является самим специализированным стабилитроном) — это диод TVS (ограничитель переходного напряжения). Однако есть несколько альтернатив TVS-диодам, в отличие от стабилитронов. Прецизионные опорное напряжение ИС можно рассматривать как аналогичные Zeners, но они не являются — они ИСЫ, которые используют ссылку запрещенной зоны (как правило, около 1.25V). Это ИС, содержащие множество внутренних деталей. Стабилитрон — это цельная деталь с одним P-N переходом.


Использование стабилитронов
По непонятным мне причинам в сети почти нет информации о том, как именно использовать стабилитрон.Вопреки тому, что можно было ожидать, существуют ограничения для правильного использования, и если они не будут соблюдены, производительность будет намного хуже, чем ожидалось. На рисунке 1 показаны стандартные характеристики стабилитрона, но, как и почти на всех подобных диаграммах, отсутствует важная информация.


Рисунок 1 — Проводимость стабилитрона

Итак, чего не хватает? Важная часть, которую легко упустить, это то, что наклон секции разбивки составляет , а не прямую . Стабилитроны обладают так называемым «динамическим сопротивлением» (или импедансом), и это следует учитывать при разработке схемы с использованием стабилитрона.

Фактическое напряжение, при котором начинается пробой, называется изломом кривой, и в этой области напряжение довольно нестабильно. Он довольно сильно меняется в зависимости от тока, поэтому важно, чтобы стабилитрон работал выше колена, где наклон является наиболее линейным.

В некоторых технических паспортах приводится значение динамического сопротивления, которое обычно составляет около 0,25 от максимального номинального тока. Динамическое сопротивление при таком токе может составлять всего пару Ом, а стабилитроны около 5-6 В дают лучший результат.Обратите внимание, что это также соответствует лучшим тепловым характеристикам.

Это все хорошо, но что такое динамическое сопротивление? Это просто «кажущееся» сопротивление, которое можно измерить, изменив силу тока. Лучше всего это пояснить на примере. Предположим, что динамическое сопротивление для конкретного стабилитрона составляет 10 Ом. Если мы изменим ток на 10 мА, напряжение на стабилитроне изменится на …

.
В = R × I = 10 Ом * 10 мА = 0.1 В (или 100 мВ)

Таким образом, напряжение на стабилитроне изменится на 100 мВ при изменении тока на 10 мА. Хотя, например, для стабилитрона 15 В это может показаться не очень большим, это все же представляет собой значительную ошибку. По этой причине стабилитроны в схемах регуляторов обычно запитываются от источника постоянного тока или через резистор от регулируемого выхода. Это минимизирует колебания тока и улучшает регулирование.

В технических паспортах производителей часто указывается динамическое сопротивление как в колене, так и при заданном токе.Стоит отметить, что, хотя динамическое сопротивление стабилитрона может составлять всего 2-15 Ом при 25% максимального тока (в зависимости от номинального напряжения и мощности), оно может быть более 500 Ом на уровне колена, так же как и стабилитрон начинает выходить из строя. Фактические цифры меняются в зависимости от напряжения пробоя, при этом стабилитроны высокого напряжения имеют гораздо более высокое динамическое сопротивление (на всех участках кривой пробоя), чем блоки низкого напряжения. Точно так же детали с более высокой мощностью будут иметь более низкое динамическое сопротивление, чем версии с низким энергопотреблением (но для достижения стабильной рабочей точки требуется больший ток).

Наконец, полезно посмотреть, как определить максимальный ток стабилитрона, и установить практическое правило для оптимизации тока для достижения наилучших характеристик. В технических паспортах стабилитронов обычно указывается максимальный ток для различных напряжений, но это можно очень легко решить, если у вас нет таблицы данных под рукой …

I = P / V , где I = ток, P = номинальная мощность стабилитрона и V = номинальное напряжение стабилитрона.

Например, стабилитрон 27 В, 2 Вт может выдерживать максимальный непрерывный ток…

I = 2/27 = 0,074 A = 74 мА (при 25 ° C)

Как указано в примечании к приложению «стабилитрон с использованием транзисторов» (AN-007), для оптимальной работы стабилитрона лучше всего поддерживать ток на уровне максимум 0,7 от номинального тока, поэтому стабилитрон 27 В / 2 Вт не должен работать с током более 47 мА. Идеальное значение составляет 20-30% от максимума, так как это сводит к минимуму потери энергии, поддерживает разумную температуру стабилитрона и гарантирует, что стабилитрон работает в пределах наиболее линейной части кривой.Если вы посмотрите на таблицу данных стабилитрона ниже, вы увидите, что испытательный ток обычно составляет от 25% до 36% от максимального продолжительного тока. Мудрый читатель поймет, что этот диапазон был выбран, чтобы показать диод в лучшем свете, и, следовательно, это рекомендуемый рабочий ток.

Хотя все это не является сложным, оно показывает, что в скромном стабилитроне (не очень) есть нечто большее, чем склонны осознавать новички (и многие профессионалы в том числе). Только поняв, какой компонент вы используете, вы сможете добиться от него максимальной производительности.Конечно, это относится не только к стабилитронам — большинство (так называемых) простых компонентов имеют характеристики, о которых многие не подозревают.

Помните, что стабилитрон очень похож на обычный диод, за исключением того, что он имеет определенное обратное напряжение пробоя, которое намного ниже, чем у любого стандартного выпрямительного диода. Стабилитроны всегда подключены с обратной полярностью по сравнению с выпрямительным диодом, поэтому катод (клемма с полосой на корпусе) подключается к наиболее положительной точке в цепи.


Зажимы Зенера

Часто необходимо применять зажим, чтобы напряжение переменного тока не превышало заданное значение. На рисунке 2 показаны два способа сделать это. Первый явно неверен — хотя он будет работать как фиксатор, пиковое выходное напряжение (на стабилитронах) составит всего 0,65 В. Стабилитроны действуют как обычные диоды с примененной обратной полярностью, поэтому первая цифра идентична паре обычных диодов.


Рисунок 2 — Зажим для переменного тока на стабилитроне

В первом случае оба стабилитрона будут вести себя как обычные диоды, потому что напряжение стабилитрона никогда не будет достигнуто.Во втором случае фактическое зафиксированное напряжение будет на 0,65 В выше напряжения стабилитрона из-за последовательного диода. Таким образом, стабилитроны на 12 В будут фиксировать напряжение около 12,65 В — R1 предназначен для ограничения тока до безопасного значения для стабилитронов, как описано выше.

Важно помнить, что стабилитроны идентичны стандартным диодам при напряжении ниже своего стабилитрона — фактически, обычные диоды могут использоваться как стабилитроны. Фактическое напряжение пробоя обычно намного выше, чем обычно используется, и каждый диод (даже из одного производственного цикла) будет иметь другое напряжение пробоя, которое обычно слишком велико, чтобы быть полезным.


Данные стабилитрона

Приведенные ниже данные довольно типичны для стабилитронов мощностью 1 Вт в целом и показывают напряжение стабилитрона и одно из наиболее важных значений — динамическое сопротивление. Это полезно, потому что показывает, насколько хорошо стабилитрон будет регулировать и (с небольшими расчетами), сколько пульсаций вы получите, когда стабилитрон будет питаться от типичного источника питания. Пример расчета показан ниже.

Если вы хотите измерить динамическое сопротивление самостоятельно, это довольно просто сделать.Во-первых, используйте ток около 20% от номинального максимума от регулируемого источника питания через подходящий резистор. Измерьте и запишите напряжение на стабилитроне. Теперь увеличьте ток (скажем) на 10 мА для стабилитронов менее 33 В. Вам нужно будет использовать меньшее увеличение тока для более высоких типов напряжения. Снова измерьте напряжение стабилитрона и отметьте точное увеличение тока.

Например, вы можете измерить следующее …

Напряжение стабилитрона = 11,97 В при 20 мА
Напряжение стабилитрона = 12.06 В при 30 мА
ΔV = 90 мВ, ΔI = 10 мА
R = ΔV / ΔI = 0,09 / 0,01 = 9 Ом

Этот процесс можно использовать с любым стабилитроном. Вам просто нужно отрегулировать ток в соответствии с требованиями, убедившись, что начальный и конечный испытательные токи находятся в пределах линейной части характеристик стабилитрона. Точность зависит от точности вашего испытательного оборудования, и важно убедиться, что температура стабилитрона остается стабильной во время теста, иначе вы получите неправильный ответ из-за теплового коэффициента стабилитрона.По возможности, испытания должны быть очень короткими с использованием импульсов, но это очень сложно без специального оборудования.

Следующие данные представляют собой полезный краткий справочник для стандартных стабилитронов мощностью 1 Вт. Основная информация взята из таблицы данных Semtech Electronics для стабилитронов серии 1N47xx. Обратите внимание, что суффикс «A» (например, 1N4747A) означает допуск 5%, а стандартный допуск обычно составляет 10%. Напряжение стабилитрона измеряется в условиях теплового равновесия и постоянного тока при показанном испытательном токе (I zt ).

Обратите внимание, что стабилитрон 6,2 В (1N4735) имеет самое низкое динамическое сопротивление из всех показанных, и, как правило, также имеет температурный коэффициент, близкий к нулю. Это означает, что это один из лучших значений для использования, где требуется достаточно стабильное опорное напряжение. Поскольку это очень полезное значение, оно выделено в таблице. Если вам нужна ссылка стабильного напряжения на действительно , то не использовать стабилитрон, но использовать специальную ссылку точности напряжения IC вместо этого.

0 1 6 9014 64 9014 901 901 9014 9014 901 901 9014 9014 901 9014 1 901 9014 9014 9014 9014 9014 901 9014 9014 9014 9014 9014 901 901 9014 4 901 901 401 901 901 9014 9014 901 9014 9014 901 901 901 9014 38014 7005 901 901 9014 9014 9014 901 9014 76 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 50 23 901 9014 9014 9014 9014 9014 901 9014 205 9014
Тип V Z (ном.) I Zt мА R Zt Ом R Z Ом при … Колено
Ток
(мА)
Утечка
мкА
Утечка
Напряжение
Пик
Ток (мА)
Продолж.
Ток (мА)
1N4728 3,3 76 10 400 1 150 1 1375 275
69 10 400 1 100 1 1260 252
1N4730 3,9 1190 234
1N4731 4,3 58 9,0 400 1 50 1 10144
53 8,0 500 1 10 1 970 193
1N4733 5,1 49 9014 9014 901 901 401 49 9014 901 901 401 9014 1 890 178
1N4734 5,6 45 5,0 600 1 10 2 8144 814 9014 901 901 901 401 9014 9014 901 901 402 41 2,0 700 1 10 3 730 146
1N4736 6,8 37 660 133
1N4737 7,5 34 4,0 700 0,5 10 5 605 31 4,5 700 0,5 10 6 550 110
1N4739 9,1 28 28 5,0 7 500 100
1N4740 10 25 7,0 700 0,25 10 7,6 14454 8.0 700 0,25 5 8,4 414 83
1N4742 12 21 9,0
1N4743 13 19 10 700 0,25 5 9,9 344 69
0.25 5 11,4 304 61
1N4745 16 15,5 16 700 0,25 9014 9014 901 901 9014 9014 901 901 9014 9014 901 901 9014 18 14 20 750 0,25 5 13,7 250 50
1N4747 20 12.5 22 750 0,25 5 15,2 225 45
1N4748 22 11,5
41
1N4749 24 10,5 25 750 0,25 5 18,2 190
35 750 0,25 5 20,6 170 34 1N4751 30 8,5 9014 40 901 9014 9014 9014 9014 901 901 9014 150 30 1N4752 33 7,5 45 1000 0,25 5 25,1 135 27 27 50 1000 0,25 5 27,4 125 25 1N4754 39 6,5 60 901 9014 9014 9014 9014 901 9014 115 23 1N4755 43 6,0 70 1500 0,25 5 32,7 110 22 9014 9014 9014 9014 80 1500 0,25 5 35,8 95 19 1N4757 51 5,0 9014 9014 9014 9014 901 901 401 9014 9014 9014 901 901 9014 90 18 1N4758 56 4,5 110 2000 0,25 5 42,6 80

9014 9014 9014 9014 9014 125 2000 0,25 5 47,1 70 14 1N4760 68 3,7 150 901 901 401 9014 9014 9014 901 901 401 9014 9014 9014 65 13 1N4761 75 3,3 175 2000 0,25 5 56,0 60 12

2 901 901 401 9014 9014 9014 901 9014 50 9015
  1. I Zt = испытательный ток стабилитрона
  2. R Zt = динамическое сопротивление при заявленном испытательном токе
  3. R Z = динамическое сопротивление при токе, показанном в следующем столбце (Ток в колене (мА))
  4. Ток утечки = ток через стабилитрон ниже изгиба кривой проводимости стабилитрона при напряжении, указанном в следующем столбце (Напряжение утечки)
  5. Пиковый ток = максимальный неповторяющийся кратковременный ток (обычно <1 мс)
  6. Непрерывный ток = максимальный продолжительный ток, при условии, что выводы на расстоянии 10 мм от тела имеют температуру 25 ° C (на практике маловероятно)


Рисунок 3 — Температурное снижение номинальных характеристик стабилитрона

Как и все полупроводники, стабилитроны должны быть снижены, если их температура превышает 25 ° C.Это всегда случай при нормальном использовании, и если вы используете приведенные выше рекомендации, вам обычно не о чем беспокоиться. На приведенном выше графике показана типичная кривая снижения характеристик стабилитронов, и это необходимо соблюдать для надежности. Как и любой другой полупроводник, если стабилитрон слишком горячий, чтобы дотронуться до него, он горячее, чем должен быть. Уменьшите ток или используйте усиленный стабилитрон, описанный в AN-007.

Стабилитроны могут использоваться последовательно, либо для увеличения мощности, либо для получения напряжения, недоступного иным образом. Не используйте стабилитроны параллельно, так как они не будут делить ток поровну (помните, что большинство из них имеют допуск 10%). Стабилитрон с более низким напряжением «перехватит» ток, перегреется и выйдет из строя. При последовательном использовании старайтесь поддерживать отдельные напряжения стабилитрона близкими к одинаковым, так как это гарантирует, что оптимальный ток через каждый из них находится в оптимальном диапазоне. Например, использование стабилитрона на 27 В последовательно с стабилитроном на 5,1 В было бы плохой идеей, потому что невозможно легко достичь оптимального тока через оба.


Использование стабилитронов

Использовать стабилитроны в качестве стабилизаторов достаточно просто, но есть некоторые вещи, которые вам нужно знать, прежде чем все подключать. Типичная схема показана ниже для справки и не предназначена для чего-либо конкретного — это просто пример. Обратите внимание, что если вам нужен двойной источник питания (например, ± 15 В), тогда цепь просто дублируется для отрицательного источника питания, меняя полярность стабилитрона и C1 по мере необходимости. Мы будем использовать стабилитрон 1 Вт, в данном случае 1N4744, диод 15 В.Максимальный ток, который мы хотели бы использовать, составляет примерно половину расчетного максимума (не более 33 мА). Минимально допустимый ток составляет около 10% (достаточно близко к 7 мА).


Рисунок 4 — Типичная схема стабилитрона

Во-первых, вам необходимо знать следующие подробности о предполагаемой схеме …

  1. Источник напряжения — например, от источника питания усилителя мощности (включая любые пульсации напряжения)
  2. Максимальное и минимальное значения напряжения источника — оно будет меняться в зависимости от напряжения сети, тока нагрузки и пульсаций
  3. Желаемое регулируемое напряжение — желательно с использованием стабилитрона стандартного значения.Мы будем использовать 15V
  4. Ток нагрузки — ожидаемый ток потребления схемы, питаемой от стабилизированного источника питания.

Когда у вас есть эта информация, вы можете определить последовательное сопротивление, необходимое для стабилитрона и нагрузки. Резистор должен пропускать достаточный ток, чтобы стабилитрон находился в пределах своей линейной области, но значительно ниже максимального значения, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность. Если напряжение источника изменяется в широком диапазоне, может оказаться невозможным успешно использовать простой стабилизатор стабилитрона.

Предположим, что напряжение источника поступает от источника питания 35 В, используемого для усилителя мощности. Максимальное напряжение может достигать 38 В и падать до 30 В, когда усилитель мощности работает на полную мощность при низком сетевом напряжении. Между тем, предусилитель, которому требуется регулируемое питание, использует пару операционных усилителей и потребляет 10 мА. Вы хотите использовать источник питания 15 В. для операционных усилителей. Это вся необходимая информация, поэтому мы можем провести расчеты. Vs — напряжение источника, Is — ток источника, Iz — ток стабилитрона, I , L — ток нагрузки, Rs — сопротивление источника.

Iz (макс.) = 30 мА (наихудший случай, отсутствие нагрузки на сеть и максимальное сетевое напряжение)
I L = 10 мА (ток, потребляемый операционными усилителями)
Is (макс.) = 40 мА (опять же, полный ток от источника в наихудшем случае)

Из этого мы можем рассчитать сопротивление Rs. Напряжение на Rs составляет 23 В, когда напряжение источника максимальное, поэтому Rs должно быть …

.
Rs = Vs / I = 23 / 40м = 575 Ом

Когда напряжение источника минимально, на Rs будет только 15 В, поэтому нам нужно проверить, будет ли ток стабилитрона достаточным…

Is = V / R = 15/575 Ом = 26 мА
Iz = Is — I L = 26 мА — 10 мА = 16 мА

Когда мы убираем ток нагрузки (10 мА для операционных усилителей), у нас все еще остается доступный ток стабилитрона 16 мА, поэтому регулирование будет вполне приемлемым, и стабилитрон не будет нагружен. 575 Ом — нестандартное значение, поэтому вместо него мы будем использовать резистор 560 Ом. Нет необходимости заново рассчитывать все, потому что изменение небольшое, и мы позаботились о том, чтобы дизайн был консервативным с самого начала.Следующим шагом является определение мощности, рассеиваемой в истоковом резисторе Rs …

для наихудшего случая.
Is = 23 В / 560 Ом = 41 мА P = Is² × R = 41 мА² * 560 Ом = 941 мВт

В этом случае было бы неразумно использовать резистор менее 2 Вт, но лучше с проволочной обмоткой 5 Вт. Точно так же, как рассчитывалась мощность резистора, также неплохо дважды проверить рассеивание стабилитрона в худшем случае. Возможно, удастся отключить операционные усилители, и в этом случае стабилитрон должен будет полностью поглотить 41 мА, поэтому рассеиваемая мощность составит 615 мВт.Это выше, чем цель, установленная в начале этого упражнения, но находится в пределах рейтинга стабилитрона 1W и никогда не будет проблемой в долгосрочной перспективе. Нормальное рассеивание в худшем случае составляет всего 465 мВт при подключенных операционных усилителях, и это вполне приемлемо.

На рисунке 4 показан конденсатор 220 мкФ, подключенный параллельно стабилитрону. Это не влияет на выходной шум , а не , потому что импеданс (также известный как динамическое сопротивление) стабилитрона очень низок. Мы использовали пример стабилитрона на 15 В, поэтому мы ожидаем, что его полное сопротивление будет около 14 Ом (из таблицы).Чтобы быть полезным для снижения шума, C1 должен быть не менее 1000 мкФ, но в большинстве случаев используются гораздо более низкие значения (обычно 100–220 мкФ). Цель состоит в том, чтобы подавать мгновенный (импульсный) ток, который может потребоваться для схемы или в случае операционных усилителей, чтобы гарантировать, что полное сопротивление источника питания останется низким, по крайней мере, до 2 МГц или около того.

Поскольку стабилитроны обладают динамическим сопротивлением, на выходе будет некоторая пульсация. Его можно рассчитать на основе входной пульсации, изменения тока источника и динамического сопротивления стабилитрона.Предположим, что на источнике есть пульсации 2В P-P. Это означает, что ток через Rs будет изменяться на 3,57 мА (I = V / R). Стабилитрон имеет динамическое сопротивление 14 Ом, поэтому изменение напряжения на стабилитроне должно быть …

.
V = R × I = 14 × 3,57 м = 50 мВ пик-пик (менее 20 мВ RMS)

При условии, что активная схема имеет хороший коэффициент отклонения источника питания (PSRR), пульсации 20 мВ на частоте 100 Гц (или 120 Гц) не будут проблемой. Если по какой-то причине это недопустимо, то дешевле использовать трехконтактный регулятор, чем любой из известных методов уменьшения пульсаций.Наиболее распространенным из них является использование двух резисторов вместо резисторов Rs и установка конденсатора высокого номинала (не менее 470 мкФ) от места соединения резисторов с землей. Это снизит пульсации до уровня ниже 1 мВ, в зависимости от размера дополнительного конденсатора.


Максимальное увеличение стабильности (опорного напряжения)

Стандартный резистор стабилитрона подвержен большим колебаниям тока и рассеиваемой мощности при изменении входного напряжения. Простая цепь обратной связи может помочь поддерживать очень стабильный ток через стабилитрон и, следовательно, обеспечить более стабильное опорное напряжение.Как обсуждалось ранее, стабилитрон 6,2 В имеет очень низкий тепловой коэффициент напряжения, и если мы сможем обеспечить стабильный ток, это еще больше улучшит регулирование напряжения. Питание стабилитрона источником тока является стандартной практикой при изготовлении ИС, и это достаточно просто сделать и в дискретных конструкциях.

Устройство, показанное ниже не предназначено для использования в качестве источника питания, но, чтобы обеспечить фиксированное опорное напряжение для других схем, которые могут потребовать напряжения для стабильных компараторов (к примеру).Схема не может конкурировать с выделенной ссылкой точности напряжения, но это будет удивительно хорошо для многих применений общего назначения. Токовое зеркало (Q2b и Q3b) питается от источника тока (Q1b), опорная точка которого поступает от стабилитрона, поэтому существует замкнутый контур, и изменение тока через сам стабилитрон может быть очень небольшим. При указанных значениях ток стабилитрона составляет всего 2,5 мА, что, похоже, противоречит приведенным ранее рекомендациям. Однако увеличение тока стабилитрона не очень помогает, но увеличивает рассеиваемую мощность в транзисторах.Например, если R1b уменьшается до 1 кОм, ток стабилитрона увеличивается до 5,4 мА, рассеивание в Q1b и Q3b удваивается, но регулирование улучшается лишь незначительно.


Рисунок 5 — «Обычные» по сравнению с Схема

прецизионного стабилитрона

Сравните (a) и (b) в схемах на Рисунке 5, и сразу станет очевидно, что напряжение от стабилизированной версии (b) должно быть действительно очень стабильным, даже при большом изменении входного напряжения. При моделировании в диапазоне напряжений от 10 В до 30 В изменение напряжения на стабилитроне составляет менее 3 мВ, из чего следует, что ток стабилитрона и рассеиваемая мощность стабилитрона практически не изменяются во всем диапазоне напряжений.Это также означает, что пульсация отказ чрезвычайно высокий, так и с добавлением трех дешевых транзисторов и четыре резисторов, мы можем приблизиться к опорному напряжению цепи реальной точности. R4b необходим, чтобы схема могла запускаться при подаче напряжения, но, к сожалению, это отрицательно влияет на производительность. Более высокое сопротивление снижает эффекты, но может вызвать ненадежный запуск.

Стандартный стабилизатор стабилитрона (a) будет показывать типичное изменение напряжения около 110 мВ от входного напряжения 10-30 В, при изменении тока стабилитрона от 1.От 7 мА до более 15 мА. Это значительно хуже, чем у стабилизированной версии, но может не представлять проблемы, если входное напряжение достаточно стабильно. В действительности маловероятно, что вам когда-нибудь понадобится использовать более сложный стабилизированный стабилитрон, и он включен сюда исключительно в интересах полноты картины.


Список литературы
1 Обратное смещение / пробой — Обсуждение явления, когда диод имеет обратное смещение / пробой. Билл Уилсон
2 Радиоэлектроника.com — Обзор стабилитрона
3 Архив технических данных — Коммерческие микрокомпоненты BZX2C16V Стабилитрон 2 Вт, от 3,6 до 200 В.
4 Теория стабилитронов — Руководство OnSemi HBD854 / D (Больше не выпускается в OnSemi.)


Прил. Индекс банкнот
Основной указатель
200 3000 0,25 5 62,2 55 11
1N4763 91 2,8 250 10
1N4764 100 2,5 350 3000 0,25 5 76,0 45 1
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2004.Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана, авторские права © Род Эллиотт 30 июня 2005 г./ Июл 2015 — Обновленная информация, добавлен рисунок 4.


Что такое стабилитрон? Принцип работы, типы и применение стабилитрона в качестве регулятора напряжения, ограничителя формы сигнала и переключателя напряжения

Введение

Диоды обычно известны как устройства, которые позволяют протекать току в одном направлении (с прямым смещением) и оказывают сопротивление потоку тока при использовании с обратным смещением. Стабилитрон (названный в честь американского ученого К. Зенера, который первым объяснил его принципы работы), с другой стороны, не только пропускает ток при прямом смещении, но и пропускает ток при использовании в прямом смещении. обратное смещение, пока приложенное напряжение выше напряжения пробоя , известного как напряжение пробоя стабилитрона .Или, другими словами, Напряжение пробоя — это напряжение, при котором стабилитрон начинает проводить в обратном направлении.

Принцип работы стабилитрона:

В обычных диодах напряжение пробоя очень высокое и диод полностью выходит из строя, если приложено напряжение выше пробивного диода, но в стабилитронах напряжение пробоя не такое высокое и не приводит к необратимому повреждению стабилитрона. если напряжение приложено.

Когда обратное напряжение, приложенное к стабилитрону, увеличивается до указанного значения Напряжение пробоя (Vz), через диод начинает течь ток, и этот ток известен как ток стабилитрона , и этот процесс известен как Лавинный пробой . Ток увеличивается до максимума и стабилизируется. Этот ток остается постоянным в более широком диапазоне приложенного напряжения и позволяет стабилитрону выдерживать более высокое напряжение без повреждения.Этот ток определяется последовательным резистором.

Рассмотрим изображения ниже нормального диода в действии .

Чтобы продемонстрировать операций стабилитрона , рассмотрим два эксперимента (A и B) ниже.

В эксперименте A стабилитрон 12 В подключен с обратным смещением, как показано на изображении, и видно, что стабилитрон эффективно блокировал напряжение, потому что оно было меньше / равно напряжению пробоя конкретного стабилитрона и лампа при этом осталась выключенной.

В эксперименте B используемый стабилитрон 6 В проводит (лампа загорается) с обратным смещением, потому что приложенное напряжение больше, чем его напряжение пробоя, и, таким образом, показывает, что область пробоя является областью работы стабилитрона. .

Кривая вольт-амперной характеристики стабилитрона показана ниже.

Из графика можно сделать вывод, что стабилитрон, работающий в режиме обратного смещения, будет иметь довольно постоянное напряжение независимо от величины подаваемого тока.

Применение стабилитрона:

Стабилитроны

используются в трех основных приложениях в электронных схемах;

1. Регулирование напряжения

2. Ограничитель формы сигнала

3. Переключатель напряжения

1. Стабилитрон как регулятор напряжения

Это, пожалуй, наиболее распространенное применение стабилитронов.

Это применение стабилитронов в значительной степени зависит от способности стабилитронов поддерживать постоянное напряжение независимо от изменений тока питания или нагрузки.Общая функция устройства регулирования напряжения заключается в том, чтобы обеспечивать постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно к нему, независимо от изменений энергии, потребляемой нагрузкой (ток нагрузки), или изменений и нестабильности напряжения питания.

Стабилитрон будет обеспечивать постоянное напряжение при условии, что ток остается в диапазоне максимального и минимального обратного тока.

Принципиальная схема стабилитрона , используемого в качестве регулятора напряжения , показана ниже.

Резистор R1 соединен последовательно со стабилитроном для ограничения величины тока, протекающего через диод, и входное напряжение Vin (которое должно быть больше, чем напряжение стабилитрона). подключено параллельно, как показано на изображении, и выходное напряжение Vout снимается на стабилитроне с Vout = Vz (напряжение стабилитрона). Поскольку характеристики обратного смещения стабилитрона необходимы для регулирования напряжения, он подключен в режиме обратного смещения, при этом катод подключается к положительной шине цепи.

Следует проявлять осторожность при выборе номинала резистора R1 , так как резистор небольшого номинала приведет к большому току диода при подключении нагрузки, и это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода, которые могут стать выше максимального значения. номинальной мощности стабилитрона и может повредить его.

Номинал используемого резистора можно определить по формуле, приведенной ниже.

R  1  = (V  дюйм  - V  Z ) / I  Z 

Куда;
R1 - значение последовательного сопротивления.Vin - входное напряжение.
Vz, который совпадает с Vout, является напряжением Зенера.
А Iz - это стабилитрон. 

Используя эту формулу, легко убедиться, что номинал выбранного резистора не приведет к протеканию тока выше, чем может выдержать стабилитрон.

Одна небольшая проблема, с которой сталкиваются схемы стабилизатора на основе стабилитрона, заключается в том, что стабилитрон иногда генерирует электрический шум на шине питания, пытаясь регулировать входное напряжение.Хотя это может не быть проблемой для большинства приложений, эту проблему можно решить, добавив к диоду развязывающий конденсатор большой емкости. Это помогает стабилизировать выход стабилитрона.

2. Стабилитрон как ограничитель формы сигнала

Одно из применений обычных диодов заключается в применении схем ограничения и ограничения , которые представляют собой схемы, которые используются для формирования или изменения формы входного переменного тока или сигнала , создавая выходной сигнал другой формы в зависимости от технических характеристик машинка для стрижки или кламмера.

Схемы ограничителей обычно представляют собой схемы, которые используются для предотвращения выхода выходного сигнала схемы за пределы предварительно определенного значения напряжения без изменения какой-либо другой части входного сигнала или формы волны.

Эти схемы вместе с фиксаторами широко используются в аналоговых телевизионных и FM радиопередатчиках для устранения помех (схемы ограничения) и ограничения шумовых пиков путем отсечения высоких пиков.

Поскольку стабилитроны обычно ведут себя как обычные диоды , когда приложенное напряжение не равно напряжению пробоя, они также используются в схемах ограничения.

Схемы ограничения могут быть разработаны для ограничения сигнала в положительной, отрицательной или обеих областях . Хотя диод естественным образом отсекает другую область при 0,7 В, независимо от того, был ли он разработан как положительный или отрицательный.

Например, рассмотрим схему ниже.

Схема ограничителя предназначена для ограничения выходного сигнала на уровне 6,2 В, поэтому был использован стабилитрон на 6,2 В. Стабилитрон предотвращает выход выходного сигнала за пределы напряжения стабилитрона независимо от формы входного сигнала.В этом конкретном примере использовалось входное напряжение 20 В, а выходное напряжение при положительном размахе составляло 6,2 В, что соответствовало напряжению стабилитрона. Однако во время отрицательного колебания напряжения переменного тока стабилитрон ведет себя так же, как и обычный диод, и ограничивает выходное напряжение на уровне 0,7 В, как и обычные силиконовые диоды.

Чтобы реализовать схему ограничения для отрицательного размаха цепи переменного тока, а также для положительного размаха таким образом, чтобы напряжение ограничивалось на разных уровнях при положительном и отрицательном размахе, используется схема ограничения с двойным стабилитроном.Принципиальная схема схемы ограничения двойного стабилитрона показана ниже.

В приведенной выше схеме ограничения напряжение Vz2 представляет собой напряжение на отрицательном размахе источника переменного тока, при котором выходной сигнал желательно ограничить, а напряжение Vz1 представляет собой напряжение на положительном размахе источника переменного тока, при котором выходной сигнал напряжение желательно ограничить.

3. Стабилитрон как переключатель напряжения

Сдвигатель напряжения — одно из самых простых, но интересных применений стабилитрона.Если у вас был опыт, особенно с подключением датчика 3,3 В к MCU 5 В, и вы воочию видели ошибки в показаниях и т. Д., Которые могут привести к ним, вы оцените важность переключателей напряжения. Сдвигатели напряжения помогают преобразовывать сигнал из одного напряжения в другое. и способность стабилитрона поддерживать постоянное выходное напряжение в области пробоя делает их идеальным компонентом для работы.

В устройстве сдвига напряжения на основе стабилитрона схема понижает выходное напряжение на величину, равную напряжению пробоя конкретного используемого стабилитрона.Принципиальная схема переключателя напряжения показана ниже.

Рассмотрим эксперимент ниже,

Что такое стабилитрон?

стабилитрона является Опорным устройством напряжения, которое использует обратное смещение характеристик легированного положительного-отрицательный (С-Н) узел, который выполнен из положительного (P) -тип и отрицательный (N) типа полупроводниковых материалов. В то время как нормальный диод имеет относительно высокое напряжение обратного пробоя, стабилитрон имеет значение обратного пробоя всего 1.2 В постоянного тока (VDC). Стабилитрон, как и обычный диод, имеет полосу для маркировки катода или отрицательного электрода. При прямом смещении, когда анод положительный, а катод отрицательный, стабилитрон работает как обычный диод.

Ученый с мензурками

В режиме обратного смещения нормальный диод остается разомкнутой цепью в широком диапазоне напряжений.Нормальный диод может иметь напряжение обратного пробоя около 160 вольт (В), и это напряжение является общим пиковым уровнем напряжения линии электропередачи переменного тока (110 вольт). Стабилитрон имеет гораздо меньшее обратное напряжение. Например, стабилитрон 6,8 В достигнет пробоя и будет удерживать ток, который позволяет его номинальная мощность. Рассеиваемая мощность диода должна составлять примерно половину номинальной мощности диода.

Стабилитрон мощностью 1 Вт (Вт) допускает максимальное значение 0.147 ампер (А). Рекомендуется, чтобы в устройстве постоянно рассеивалась половина номинальной мощности; следовательно, ток следует уменьшить вдвое до 0,0735 А или 73,5 миллиампер (мА). При таком токе диод 1 Вт-6,8 В будет просто греться. Следует отметить, что этот диод может обеспечить около 70 мА на внешнюю нагрузку при 6,8 В. Это делает этот диод простым регулятором напряжения.

Стабилитрон может быть подключен к устройству повторителя напряжения, например к цепи эмиттерного повторителя биполярного переходного транзистора (BJT) с отрицательно-положительно-отрицательным (NPN) переходом.Ранее положительный выход был на катоде с обратным смещением, поэтому катод вместо этого будет подключен к базе NPN BJT. Эмиттерный повторитель будет отслеживать базовое напряжение и использовать свое усиление для подачи эмиттерного напряжения, почти такого же, как и базовое напряжение — это делает его эмиттерным повторителем. Эмиттер BJT будет следовать за напряжением диода за вычетом падения напряжения кремниевой базы-эмиттера примерно 0,7 В, а выходное напряжение на эмиттере составляет примерно 6,1 В постоянного тока. Если константа прямого переноса коэффициента усиления прямого тока транзистора равна 100, взаимодействие диода и транзистора обеспечивает регулируемое напряжение около 6.1 В постоянного тока от примерно 0 до примерно 6 А.

Как смоделировать стабилитрон

Как смоделировать стабилитрон

Моделирование стабилитронов не намного сложнее моделирования светодиодов.Как и с Светодиоды, моделирование выполняется с использованием примитива диода, и основная цель — согласование обратная характеристика. Чтобы смоделировать стабилитрон, установите параметры модели диода на указанные в паспорте значения.

Для моделирования стабилитрона установите параметры модели диода в соответствии с указанным листом данных. ценности.

901 901 9014 9014 901 9014 IR
Параметры модели Значения в паспорте
BV VZ
IBV IZT
RS ZZT
RS ZZT (TC в мВ / C) / (BV * 1000)
Чтобы упростить процесс, рассмотрим следующую тестовую схему.
Эта схема при запуске в режиме анализа постоянного тока с показанными ниже пределами анализа строит график обратного тока диода в зависимости от обратного напряжения, изменяя значение температуры от 0 до 127 с шагом 50 градусов.
На рисунке ниже показано, как выглядит анализ постоянного тока для стабилитрона MMSZ5221BT1.
Обратите внимание, что Micro-Cap 6 регулирует параметр тока насыщения, IS, для точного совпадения с точкой BV, IBV, принимая во внимание значение RS.

Например, RS 30 в этом случае дает дополнительное падение, когда ток диода находится на значении IBV 20 мА, равном 600 мВ, что без компенсации подтолкнет BV при 20 мА до 2,4 + 600 мВ = 3,0 вольт.

Вы также можете добавить параметр CJO из C vs.кривые номинального напряжения стабилитрона, если они указаны в паспорте. Используйте кривые смещения 0 В.

Идентификация кода диода

— силовая электроника от A до Z

Идентификация кода диода:

Как идентифицировать диод?

Студенты инженерных специальностей, окончившие колледж, хорошо знакомы с идентификацией кода резистора. Но они не знакомы с идентификацией кода диода.Этот пост решит эту проблему. Обычно в диодах упоминается какая-то буква с некоторыми цифрами. Что это значит? Прежде чем разбираться в идентификации кодов диодов, давайте быстро освежим основы диода.

Что такое диод?
Диод называется так потому, что у него два вывода: анод, который является положительным выводом, и катод, который является отрицательным выводом. В случае диода с p-n переходом анодом p-типа, а катодом n-типа. Это самый простой из полупроводниковых приборов.Его характеристики очень близки к характеристикам простого переключателя. Он состоит из различных материалов, таких как кремний, германий, карбид кремния (SiC).

Помимо диодов с PN переходом, для специальных применений производятся и другие типы диодов. Эти специальные диоды представляют собой два оконечных устройства, уровни легирования которых тщательно выбираются для обеспечения желаемых характеристик. Некоторые из специальных диодов: стабилитрон, диод Шоттки, варакторный диод, туннельный диод, диод Ганна, светоизлучающий диод (LED) и т. Д.

Кроме диода Шоттки, остальные диоды изготовлены путем преобразования полупроводника P-типа в полупроводник N-типа. Диод Шоттки образуется между полупроводником и металлическим слоем. Накопление заряда, ограничивающее обратное восстановление переходных диодов, не происходит в диодах Шоттки, а обратное восстановление происходит очень быстро. Эти диоды характеризуются более низким прямым напряжением, чем кремниевые переходные диоды, и большим обратным током утечки. Благодаря низкому прямому напряжению и быстрому обратному восстановлению они широко используются в импульсных источниках питания низкого напряжения.Вольт-амперные характеристики диода Шоттки с прямым смещением имеют такую ​​же форму, как и у переходного диода.

Европейская система идентификации кода диода (ES) состоит из буквенно-цифрового кода, как показано ниже:
[1] Две буквы и три цифры
[2] Три буквы и две цифры
Первый метод наименования предназначен для диодов общего назначения и второй вариант — для диодов специального назначения.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *