Стабилитроны на 12 вольт справочник: Справочник стабилитронов отечественных. Datasheets с подробными характеристиками.

Содержание

Справочник стабилитронов отечественных. Datasheets с подробными характеристиками.

Отечественные производители стабилитронов
Наименование Напряжение стабилизации, В
Импортные стабилитроны
BZX55C0V8 — BZX55C1000.8-100 (0.5 Вт, 5% и 2%)
BZX85C3V6 — BZX85C1003.6-200 (1.3 Вт, 5% и 2%)
1N4728 — 1N47643.3-100 (1 Вт, 10% и 5%)
Отечественные интегральные аналоги стабилитрона
К142ЕН19 2. 5-30 (ток до 100мА)
К1156ЕР5 2.5-36 (ток до 100мА) 1%
Отечественные прецизионные стабилитроны  (до 5%)
Д818(А-Е) 8, 8.5, 9, 9.5
2С108(Г-Р) 6,4
2С166(А-В),КС166(А-В) 6.4, 6.6
2С164(Н-К) 6.4, 6.6
2С190(Б-Д),КС190(Б-Д) 9
2С190(Е-Т) 9
2С191(М-Р),КС191(М-Р)
9,1
2С191(С-Ф),КС191(С-Ф) 9,1
КС211(Б-Д) 11
КС405А 6,2
КС515Г,КС520В,КС524Г, КС531, КС547 15, 20, 24, 31, 47
КС539Г,КС568В,КС582Г, КС596В 39, 68, 82, 96
Отечественные импульсные стабилитроны
2С175Е-2С213Е,КС175Е-КС213Е 7.
5, 8.2, 9.1, 10, 11, 12, 13
Отечественные двуханодные стабилитроны
2С170А,КС170А 7
КС162А,КС168В,КС175А, КС182А, КС191А, КС210Б, КС213Б 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1, 10, 11, 12, 13
Отечественные стабисторы
2С107А,КС107А 0,6
2С113А,2С119А,КС113А, КС119А 1.25, 1.86
Отечественные стабилитроны общего назначения
Д808-Д813
8, 9, 10, 11, 13
Д814(А-Д) 8, 9, 10, 11, 13
Д815(А-Д), Д816(А-Д),Д817(А-Д) 5. 6, 6.8, 8.2, 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82, 100
КС133А-КС168А 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8
2С133Г-2С156Г 3.3, 3.9, 4.7, 5.6
2С156Ф 5,6
2С175Ж-2С224Ж, КС175Ж-КС224Ж 7.5, 8.2, 9.1, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22,24
2С175Ц-2С212Ц 7.5, 8.2, 9.1, 10, 11, 12
2С291А,КС291А 91
КС406(А,Б), КС508(А-Д) 8. 2, 10, 12, 15, 16, 18, 24
КС407(А-Д) 3.3, 3.9, 4.7, 5.1, 6.8
КС409А 5,6
2С433А-2С468А, КС433А-КС468А 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8
КС509(А-В)
14.7, 18, 20
КС533А 33
2С551А-2С600А, КС551А-КС600А 51, 91, 100
КС620А-КС680А 120, 130, 150, 180
2С920А-2С980А 120, 130, 150, 180
интернет казино играть
casino riva
казино Aladdins Gold

Стабилитрон Д814 Д814А, Д814Б, Д814В, Д814Г, Д814Д

Поиск по сайту


Стабилитрон Д814 (Д814А, Д814Б, Д814В, Д814Г, Д814Д) средней мощности, сплавной, кремниевый.

Основное назначение — стабилизация напряжений в диапазоне от 7 до 14 В. Диапазон токов стабилизации 3-40 мА. Имеет металлостеклянный корпус и гибкие выводы. Тип стабилитрона и его цоколёвка нанесены на корпусе. Корпус является анодом (положительным выводом). Весит стабилитрон не более 1 г.

Электрические параметры стабилитрона Д814 (Д814А, Д814Б, Д814В, Д814Г, Д814Д)

• Напряжение стабилизации при Iст = 5 мА:
При Т = +25°C
Д814А7…8,5 В
Д814Б8…9,5 В
Д814В9…10,5 В
Д814Г10…12 В
Д814Д11,5…14 В
При Т = -60°C
Д814А6.
..8,5 В
Д814Б 7…9,5 В
Д814В 8…10,5 В
Д814Г 9…12 В
Д814Д 10…14 В
При Т = +125°C
Д814А7…9,5 В
Д814Б8…10,5 В
Д814В9…11,5 В
Д814Г10…13,5 В
Д814Д11,5…15,5 В
• Уход напряжения стабилизации, не более:
• Через 5 с после включения в течение последующих 10 с:
Д814А170 мВ
Д814Б190 мВ
Д814В210 мВ
Д814Г240 мВ
Д814Д280 мВ
• Через 15 с после включения в течение последующих 20 с:20 мВ
• Прямое напряжение (постоянное) при Iпр = 50 мА,
Т = -60 и +25°С, не более
1 В
• Постоянный обратный ток при Uобр = 1 В, не более0,1 мкА
• Дифференциальное сопротивление, не более:
при Iст = 5 мА и Т = +25°C:
Д814А6 Ом
Д814Б10 Ом
Д814В
12 Ом
Д814Г15 Ом
Д814Д18 Ом
при Iст = 1 мА и Т = +25°C:
Д814А12 Ом
Д814Б18 Ом
Д814В25 Ом
Д814Г30 Ом
Д814Д35 Ом
при Iст = 5 мА, Т = -60 и +125°C:
Д814А15 Ом
Д814Б18 Ом
Д814В25 Ом
Д814Г30 Ом
Д814Д35 Ом

Предельные характеристики стабилитрона Д814 (Д814А, Д814Б, Д814В, Д814Г, Д814Д)


• Минимальный ток стабилизации:
3 мА
• Максимальный ток стабилизации:
При Т ≤ +35°C:
Д814А40 мА
Д814Б36 мА
Д814В32 мА
Д814Г29 мА
Д814Д24 мА
При Т ≤ +100°C:
Д814А24 мА
Д814Б21 мА
Д814В19 мА
Д814Г17 мА
Д814Д14 мА
При Т ≤ +125°C:
Д814А11,5 мА
Д814Б10,5 мА
Д814В9,5 мА
Д814Г8,3 мА
Д814Д7,2 мА
• Прямой ток (постоянный)100 мА
• Рассеиваемая мощность:
При Т ≤ +35°C340 мВт
При Т = +100°C200 мВт
При Т = +125°C100 мВт
• Рабочая температура (окружающей среды):-60. ..+125°C


Импортные стабилитроны

Стабилитрон 4.3V 0.5W BZX55C 4V3, BZX79 C4V3
Стабилитрон 4.3V 1.3W 1N4731A, BZV85C-4V3
Стабилитрон 4.7V 0.5W BZX55C 4V7, BZX79 C4V7
Стабилитрон 4.7V 1.3W 1N4732A, BZV85C-4V7
Стабилитрон 5.1V 0.5W BZX55C 5V1, BZX79 C5V1
Стабилитрон 5.1V 1.3W 1N4733A, BZV85C-5V1
Стабилитрон 5.6V 0.5W BZX55C 5V6, BZX79 C5V6
Стабилитрон 5.6V 1.3W 1N4734A, BZV85C-5V6
Стабилитрон 6.2V 0.5W BZX55C 6V2, BZX79 C6V2
Стабилитрон 6.2V 1.3W 1N4735A, BZV85C-6V2
Стабилитрон 6.8V 0.5W BZX55C 6V8, BZX79 C6V8
Стабилитрон 6. 8V 1.3W 1N4736A, BZV85C-6V8
Стабилитрон 7.5V 0.5W BZX55C 7V5, BZX79 C7V5
Стабилитрон 7.5V 1.3W 1N4737A, BZV85C-7V5
Стабилитрон 8.2V 0.5W BZX55C 8V2, BZX79 C8V2
Стабилитрон 8.2V 1.3W 1N4738A, BZV85C-8V2
Стабилитрон 9.1V 0.5W BZX55C 9V1, BZX79 C9V1
Стабилитрон 9.1V 1.3W 1N4739A, BZV85C-9V1
Стабилитрон 10V 0.5W BZX55C,79 10V, 1N5240, 1N758
Стабилитрон 10V 1.3W 1N4740A, BZV85C-10V
Стабилитрон 11V 0.5W BZX55C 11V, BZX79 C11V
Стабилитрон 12V 0.5W BZX55C 12V, BZX79 C12V
Стабилитрон 12V 1.3W 1N4742A, BZV85C-12V
Стабилитрон 13V 0.5W BZX55C 13V, BZX79 C13V
Стабилитрон 13V 1. 3W 1N4743A, BZV85C-13V
Стабилитрон 15V 0.5W BZX55C 15V, BZX79 C15V
Стабилитрон 15V 1.3W 1N4744A, BZV85C-15V
Стабилитрон 18V 0.5W BZX55C 18V, BZX79 C18V
Стабилитрон 18V 1.3W 1N4746A, BZV85C-18V
Стабилитрон 20V 0.5W BZX55C 20V, BZX79 C20V
Стабилитрон 20V 1.3W 1N4747A, BZV85C-20V
Стабилитрон 22V 0.5W BZX55C 22V, BZX79 C22V
Стабилитрон 22V 1.3W 1N4748A, BZV85C-22V
Стабилитрон 24V 0.5W BZX55C 24V, BZX79 C24V
Стабилитрон 24V 1.3W 1N4749A, BZV85C-24V
Стабилитрон 27V 0.5W BZX55C 27V, BZX79 C27V
Стабилитрон 27V 1.3W 1N4750A, BZV85C-27V
Стабилитрон 30V 0. 5W BZX55C 30V, BZX79 C30V
Стабилитрон 30V 1.3W 1N4751A, BZV85C-30V
Стабилитрон 33V 0.5W BZX55C 33V, BZX79 C33V
Стабилитрон 33V 1.3W 1N4752A, BZV85C-33V
Стабилитрон 36V 0.5W BZX55C 36V, BZX79 C36V
Стабилитрон 36V 1.3W 1N4753A, BZV85C-36V
Стабилитрон 39V 1.3W 1N4754A, BZV85C-39V
Стабилитрон 43V 1.3W 1N4755A, BZV85C-43V
Стабилитрон 47V 0.5W BZX55C 47V, BZX79 C47V
Стабилитрон 47V 1.3W 1N4756A, BZV85C-47V
Стабилитрон 51V 1.3W 1N4757A, BZV85C-51V
Стабилитрон 56V 1.3W 1N4758A, BZV85C-56V
Стабилитрон 75V 1.3W 1N4761A, BZV85C-75V
Стабилитрон 82V 1.3W 1N4762A, BZV85C-82V
Стабилитрон 91V 1. 3W 1N4763A, BZV85C-91V
Стабилитрон 100V 0.5W BZX55C 100V, BZX79 C100V
Стабилитрон R2K 150v do-201
Стабилитрон R2KN Vz=150-170 V
Стабилитрон R2KY Vz=130-155 V
Стабилитрон R2M Vz=135-180 V
Стабилитрон RM25 (MA2560) 56V

Стабилитрон газоразрядный — Справочник химика 21


    Простейшими стабилизаторами параметрического типа на постоянном токе являются схемы, использующие для стабилизации нелинейные характеристики газоразрядных и полупроводниковых стабилитронов. Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона приведена на рис. 1-24,а, стабилитрона тлеющего разряда показана на рис. 1-36. Схема включения газоразрядного стабилитрона показана на рис. 1-37,а, такая же схема включения полупроводникового стабилитрона приведена на рис. 1-37,6. Для приведенных простых схем включения стабилитронов (рис. 1-37,а, б) коэффициент [c.82]

    Выпрямленное напряжение можно стабилизировать с помощью газоразрядных стабилитронов (рис. 12 и 44). Например, устройства на лампах МТХ90 могут работать при питании через стабилитроны типов СГШ и СГ4С. Следует заметить, что лампу МТХ90 можно питать переменным сетевым напряжением. Однако для этого нуж- [c.51]

    При стабилизации переменного тока в принципе используются те же стабилитроны, что и при стабилизации постоянных токов и напряжений. Однако при этом следует учитывать, что в случае газоразрядных стабилитронов и опорных диодов при достижении номинального напряжения верхняя часть полуволны синусоидального напряжения срезается. Выходное напряжение при этом будет трапецеидальным, и его амплитуда при колебаниях входного напряжения остается неизменной. Однако крутизна боковых участков полуволны и вследствие этого действующее значение напряжения изменяются. Это устраняется включением особых компенсационных схем [А. 2.9, А.2.10]. Включая их непосредственно после ограничителей, можно вновь получить практически синусоидальное напряжение. [c.442]

    Однокаскадная схема на газоразрядном стабилитроне обеспечивает стабильность питающего напряжения в пределах 0,5% при токе нагрузки до 10—15 ма. Двухкаскадная схема обеспечивает стабильность около 0,2%. Недостатком стабилизаторов на газоразрядных стабилитронах является высокое рабочее напряжение (не менее 70 в), что вызывает необходимость гасить излишек напряжения и сильно понижать к. п. д. схемы. Кроме того, в некоторых случаях оказывается недостаточной величина отдаваемого тока, а параллельное включение стабилитронов недопустимо. Поэтому в последнее время для питания измерительных схем чаще применяют стабилизаторы на кремниевых стабилитронах. Они имеют низкое рабочее напряжение (единицы вольт) и очень малые размеры. [c.153]

    Л2—электрометрические лампы первого балансного каскада Л3, Л4—электронные лампы выходного балансного каскада Л5—газоразрядный стабилитрон реохорд компенсационной схемы йа—сопротивление коррекции шкалы iia—регулировка нуля (точно) R4—регулировка нуля (грубо)  [c. 158]

    В схеме рис. 97 измерительной компенсационной схемой является цепь, включающая сопротивления Ri и R . Она питается напряжением, стабилизированным газоразрядным стабилитроном Jls. Переменное сопротивление Ri является реохордом, с которого снимается компенсирующее напряжение. Угол поворота реохорда фиксируется по шкале, имеющей градуировку в милливольтах и единицах pH. Сопротивление R2 служит для коррекции диапазона шкалы. В рабочей схеме прибора (см рис. 108) кроме того имеются переменные сопротивления для коррекции шкалы pH по буферным растворам. [c.160]


    Газоразрядные стабилизаторы. Газоразрядный стабилизатор (стабилитрон) представляет собою лампу с двумя холодными электродами, заполненную аргоном или неоном. При определенном напряжении на электродах стабилитрона в лампе возникает тлеющий разряд, и часть катода начинает светиться. Прп увеличении напряжения площадь свечения возрастает, сопротивление лампы падает и ток, проходящий через нее, увеличивается. Вследствие этого напряжение на стабилитроне, включенном по схеме, изображенной на рис, II.9, остается относительно постоянным при изменениях подводимого напряжения или сопротивления нагрузки в значительных пределах. Допустимые пределы изменения входного напряжения зависят от допустимых пределов изменения тока в стабилитроне, величину которых указывают в паспорте. [c.57]

    В измерительных схемах, питаемых от сети, стабилизация анодного напряжения ламп обычно осуществляется при помощи газоразрядного стабилитрона. При этом питание накала ламп производится нестабилизированным током, что в ряде случаев снижает общую стабильность работы прибора. [c.74]

    Газоразрядные стабилизаторы напряжения, или стабилитроны, по своей конструкции и технологии изготовления подобны неоновым лампам. Они имеют увеличенные размеры катода с целью увеличения рабочего тока. Для обеспечения большей стабильности при изготовлении стабилитронов проводятся лучшая очистка исходных материалов и удлиненная до нескольких суток тренировка.[c.21]

    Схема (рис. 36,а) может работать также на стабилитронах любого типа или на многоэлектродных газоразрядных лампах в диодном включении. [c.62]

    Из газоразрядных ламп наиболее широкое применение в реле времени находят неоновые лампы. Кроме них, могут быть использованы стабилитроны и тиратроны. [c.70]

    На рис. 94 показана измерительная схема мостового типа, польз уЯсь которой, можно получить шкалу с пределами разных знаков, т. е. с нулем в середине шкалы, что часто необходимо. Измерительную схему настраивают так же, как и в предыдущем случае,— при помощи сдвоенного переключателя Я (скачками) и переменного сопротивления Я (плавно). Схема питается от стабилизированного выпрямителя на полупроводниковых диодах, а стабилизация выпрямленного напряжения — газоразрядным стабилитроном Л. [c.153]

    Ех—входной сигнал 2—напряжение в аноде первого каскада Я3—напряжение на сетке второго каскада (первая производная входного сигнала) 4—напряжение в аноде второго каскада 5—напряжение на сетке тиратрона (вторая производная входного сигнала) Лх—двойной триод Л2—тиратрон Л ,. Д4—газоразрядные стабилитроны Сх, С2—конденсаторы дифференцнр> ющих контуров Й1, сопротивления дифференцируюищх контуров Рх—электромагнитное реле Рг. КЗ Сз, В—детали схемы, предотвращающей ложные срабатывания сигнализатора. [c.166]

    Поэтому для получения наибольшей чувствительности ускоряюшее напряжение для электронов обычно выбирают порядка 100 в и стабилизируют с помощью газоразрядных стабилитронов с точностью 0,5—1%. [c.94]

    Для определения полной вольт-амперной характеристики газоразрядной лампы ее подключают согласно схеме, представленной на рис. 60. При повышении напряжения источника питания Уа достигается определенное значение Уз, и амперметр покажет наличие тока в цепи (рис. 61). Падение напряжения на лампе будет почти равно напряжению источника питания. С увеличением Ус будет только возрастать ток разряда напряжение на электродах лампы изменяется незначительно. Это — область тихого разряда. При достижении определенной величины тока разряда (точка а) дальнейшее увеличение напряжения питания приведет к падению напряжения на электродах лампы и возрастанию его на балластном сопротивлении. Ток в цепи возрастает. Так будет продолжаться, пока не установится определенная для данной лампы величина тока (точка Ь), соответствующая возникновению тлеющего разряда. Если продолжать повышение напряжения питания, то это приведет лишь к увеличению тока разряда и возрастанию падения напряжения на балластном сопротивлении. Напряжение на электродах лампы будет оставаться почти неизменным. Это свойство тлеющего газового разряда используется в радиотехнике для стабилизации напряжения с помощью стабилитронов (СГ1П, СГ-2С и т. п.). Как только ток разряда достигнет величины, соответствующей точке перегиба с, увеличение Ус приводит к возрастанию и напряжения на электродах лампы, и тока разряда. Наступает аномальный тлеющий разряд, который в точке й скачком переходит в дуговой. При дуговом разряде увеличение напряжения питания приводит к уменьшению падения напряжения на лампе и возрастанию тока разряда (падающая [c.149]

    Полупроводниковые стабилизаторы. Для стабилизации напряжения низковольтных источников тока удобно применять полупроводниковые стабилизаторы. Простейшая схема стабилизацрш с использованием опорного диода (стабилитрона) приведена на рис. И. 15, а. Напряжение к стабилитрону прикладывается в запирающем направлении, поэтому он включается в схему полярностью, обратной по отношению к указанной на корпусе диода. При повышении запирающего напряжения неосновные носители в иоле перехода диода приобретают такую энергию, что могут вызывать лавинообразную ионизацию. Поэтому прп повышении напряжения сила тока через диод резко возрастает и напряжение на диоде, включенном по схеме, показанной на рпс. И.15, а, остается практически постоянным. Такая схема стабилизации работает аналогично схеме с газоразрядным стабилитроном и обеспечивает стабильность выходного напряжения при колебаниях входного напряжения и тока нагрузки. [c.60]


    Применение лампы СГ1П стабилизирует выпрямленное напряжение, подаваемое на конденсатор i. Вместо этого стабилитрона можно также использовать стабилитроны СГ5Б и СГ4С. Неоновую лампу МН5 можно тоже заменить любым газоразрядным диодом [c.71]

Стабилитрон на 30 вольт маркировка. Как работает стабилитрон. Основные параметры стабилитронов

Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильное государство. Последнее не про Россию, конечно:-). Если глянуть в толковый словарик, то можно толково разобрать, что же такое “стабильность”. На первых строчках Яндекс мне сразу выдал обозначение этого слова: стабильный – это значит постоянный, устойчивый, не изменяющийся.

Но чаще всего этот термин используется именно в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения какого-либо параметра. Это может быть сила тока , напряжение , частота сигнала и . Отклонение сигнала от какого-либо заданного параметра может привести к неправильной работе радиоэлектронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому, в электронике очень важно, чтобы все стабильно работало и не давало сбоев.

В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение . От значения напряжения зависит работа радиоэлектронной аппаратуры. Если оно изменится в меньшую, или даже еще хуже, в большую сторону, то аппаратура в первом случае может неправильно работать, а во втором случае и вовсе колыхнуть ярким пламенем.

Для того, чтобы не допустить взлетов и падения напряжения, были изобретены различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из словосочетания, они используются чтобы стабилизировать “играющее” напряжение.

Стабилитрон или диод Зенера

Самым простым стабилизатором напряжения в электронике является радиоэлемент стабилитрон . Иногда его еще называют диодом Зенера . На схемах стабилитроны обозначаются примерно так:

Вывод с “кепочкой” называется также как и у диода – катод , а другой вывод – анод .

Стабилитроны выглядят также, как и диоды . На фото ниже, слева популярный вид современного стабилитрона, а справа один из образцов Советского Союза


Если присмотреться поближе к советскому стабилитрону, то можно увидеть это схематическое обозначение на нем самом, указывающее, где у него находится катод, а где анод.


Напряжение стабилизации

Самый главный параметр стабилитрона – это конечно же, напряжение стабилизации. Что это за параметр?

Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой…

Сколько бы воды мы не лили в стакан, ее излишки будут выливаться из стакана. Думаю, это понятно и дошкольнику.

Теперь по аналогии с электроникой. Стакан – это стабилитрон. Уровень воды в полном до краев стакане – это и есть напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте рядом со стаканом большой кувшин с водой. Водой из кувшина мы как раз и будем заливать наш стакан водой, но кувшин при этом трогать не смеем. Вариант только один – лить воду из кувшина, пробив отверстие в самом кувшине. Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы бы не смогли лить воду в стакан. Если объяснить языком электроники – кувшин обладает “напряжением” больше, чем “напряжение” стакана.

Так вот, дорогие читатели, в стакане заложен весь принцип работы стабилитрона. Какую бы струю мы на него не лили (ну конечно в пределах разумного, а то стакан унесет и разорвет), стакан всегда будет полным. Но лить надо обязательно сверху. Это значит, напряжение, которое мы подаем на стабилитрон, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

Маркировка стабилитронов

Для того, чтобы узнать напряжение стабилизации советского стабилитрона, нам понадобится справочник. Например, на фото ниже советский стабилитрон Д814В:


Ищем на него параметры в онлайн справочниках в интернете. Как вы видите, его напряжение стабилизации при комнатной температуре примерно 10 Вольт.


Зарубежные стабилитроны маркируются проще. Если приглядеться, то можно увидеть незамысловатую надпись:


5V1 – это означает напряжение стабилизации данного стабилитрона составляет 5,1 Вольта. Намного проще, не так ли?

Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой


Как проверить стабилитрон

Как же проверить стабилитрон? Да также как и ! А как проверить диод, можно посмотреть в этой статье. Давайте же проверим наш стабилитрон. Ставим на прозвонку и цепляемся красным щупом к аноду, а черным к катоду. Мультиметр должен показать падение напряжения прямого .


Меняем щупы местами и видим единичку. Это значит, что наш стабилитрон в полной боевой готовности.


Ну что же, настало время опытов. В схемах стабилитрон включается последовательно с резистором:


где Uвх – входное напряжение, Uвых.ст. – выходное стабилизированное напряжение

Если внимательно глянуть на схему, мы получили ни что иное, как Делитель напряжения . Здесь все элементарно и просто:

Uвх=Uвых.стаб +Uрезистора

Или словами: входное напряжение равняется сумме напряжений на стабилитроне и на резисторе.

Эта схема называется параметрический стабилизатор на одном стабилитроне. Расчет этого стабилизатора выходит за рамки данной статьи, но кому интересно, в гугл;-)

Итак, собираем схемку. Мы взяли резистор номиналом в 1,5 Килоом и стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 Вольта. Слева цепляем Блок питания , а справа замеряем мультиметром полученное напряжение:


Теперь внимательно следим за показаниями мультиметра и блока питания:


Так, пока все понятно, еще добавляем напряжение… Опа на! Входное напряжение у нас 5,5 Вольт, а выходное 5,13 Вольт! Так как напряжение стабилизации стабилитрона 5,1 Вольт, то как мы видим, он прекрасно стабилизирует.


Давайте еще добавим вольты. Входное напряжение 9 Вольт, а на стабилитроне 5,17 Вольт! Изумительно!


Еще добавляем… Входное напряжение 20 Вольт, а на выходе как ни в чем не бывало 5,2 Вольта! 0,1 Вольт – это ну очень маленькая погрешность, ей можно даже в некоторых случаях пренебречь.


Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Думаю, не помешало бы рассмотреть Вольт амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона. Выглядит она примерно как-то так:


где

Iпр – прямой ток, А

Uпр – прямое напряжение, В

Эти два параметра в стабилитроне не используются

Uобр – обратное напряжение, В

Uст – номинальное напряжение стабилизации, В

Iст – номинальный ток стабилизации, А

Номинальный – это значит нормальный параметр, при котором возможна долгосрочная работа радиоэлемента.

Imax – максимальный ток стабилитрона, А

Imin – минимальный ток стабилитрона, А

Iст, Imax, Imin это сила тока, которая течет через стабилитрон при его работе.

Так как стабилитрон работает именно в обратной полярности, в отличие от диода (стабилитрон подключают катодом к плюсу, а диод катодом к минусу), то и рабочая область будет именно та, что отмечена красным прямоугольником.


Как мы видим, при каком-то напряжении Uобр у нас график начинает падать вниз. В это время в стабилитроне происходит такая интересная штука, как пробой. Короче говоря, он не может больше наращивать на себе напряжение, и в это время начинается возрастать сила тока в стабилитроне. Самое главное – не переборщить силу тока, больше чем Imax , иначе стабилитрону придет кердык. Самым лучшим рабочим режимом стабилитрона считается режим, при котором сила тока через стабилитрон находится где-то в середине между максимальным и минимальным его значением. На графике это и будет рабочей точкой рабочего режима стабилитрона (пометил красным кружком).


Заключение

Раньше, во времена дефицитных деталей и начала расцвета электроники, стабилитрон часто использовался, как ни странно, для стабилизации выходного напряжения . В старых советских книгах по электронике можно увидеть вот такой участок цепи различных источников питания:


Слева, в красной рамке, я пометил знакомый вам участок цепи блока питания. Здесь мы получаем постоянное напряжение из переменного . Справа же, в зеленой рамке, схема стабилизации;-).

В настоящее время трехвыводные (интегральные) стабилизаторы напряжения вытесняют стабилизаторы на стабилитронах, так как они в разы лучше стабилизируют напряжение и обладают хорошей мощностью рассеивания.

На Али можно взять сразу целый набор стабилитронов, начиная от 3,3 Вольт и до 30 Вольт. Выбирайте на ваш вкус и цвет.


R3 10k (4k7 – 22k) reostat

R6 0. 22R 5W (0,15- 0.47R)

R8 100R (47R – 330R)

C1 1000 x35v (2200 x50v)

C2 1000 x35v (2200 x50v)

C5 100n ceramick (0,01-0,47)

T1 KT816 (BD140)

T2 BC548 (BC547)

T3 KT815 (BD139)

T4 KT819(КТ805,2N3055)

T5 KT815 (BD139)

VD1-4 КД202 (50v 3-5A)

VD5 BZX27 (КС527)

VD6 АЛ307Б, К (RED LED)

Регулируемый стабилизированный блок питания – 0-24 V , 1 – 3А

с ограничением тока.

Блок питания (БП) предназначен для получения регулируемого стабилизированного выходного напряжения от 0 до 24v при токе порядка 1-3А, проще говоря чтобы не покупали вы батарейки, а использовали его для эксперементов со своими конструкциями.

В блоке питания предусмотрена так называемая защита т е ограничение максимального тока.

Для чего это нужно? Для того что бы этот БП служил верой и правдой, не боясь коротких замыканий и не требовал ремонта, так сказать «несгораемый и неубиваемый»

На Т1 собран стабилизатор тока стабилитрона, т е имеется возможность установки практически любого стабилитрона с напряжением стабилизации менее входного напряжения на 5 вольт

Это значит, что при установке стабилитрона VD5 допустим ВZX5,6 или КС156 на выходе стабилизатора получим регулируемое напряжение от 0 до приблизительно 4 вольт, соответственно — если стабилитрон на 27 вольт, то максимальное выходное напряжение будет в пределах 24-25 вольт.

Трансформатор следует выбирать примерно так- переменное напряжение вторичной обмотки должно быть примерно на 3-5 вольт больше того, которое вы рассчитываете получить на выходе стабилизатора, которое в свою очередь зависит от установленного стабилитрона,

Ток вторичной обмотки трансформатора как минимум должен быть не менее того тока, который нужно получить на выходе стабилизатора.

Выбор конденсаторов по емкости С1 и С2 –примерно по 1000-2000 мкф на 1А, С4 – 220 мкф на 1А

Несколько сложнее с емкостями по напряжению – рабочее напряжение грубо рассчитывается по такой методике – переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора делится на 3 и умножается на 4

(~ Uвх:3×4)

Т е – допустим, что выходное напряжение вашего трансформатора порядка 30 вольт – 30 делим на 3 и множим на 4 – получаем 40 – значит рабочее напряжение конденсаторов должно быть более чем 40 вольт.

Уровень ограничения тока на выходе стабилизатора зависит от R6 по минимуму и R8 (по максимуму вплоть до отключения)

При установке перемычки вместо R8 между базой VТ5 и эмиттером VТ4 при сопротивлении R6 равном 0,39 ом ток ограничения будет примерно на уровне 3А,

Как понять «ограничение»? Очень просто – выходной ток даже в режиме короткого замыкания на выходе не превысит 3 А, за счет того что выходное напряжение будет автоматически снижено практически до нуля,

А можно ли заряжать автомобильный аккумулятор? Запросто. Достаточно выставить регулятором напряжения, извиняюсь — потенциометром R3 напряжение 14,5 вольта на холостом ходу (т е с отключенным аккумулятором) а потом подключить к выходу блока, аккумулятор, И пойдет ваш аккумулятор заряжаться стабильным током до уровня 14,5в, Ток по мере зарядки будет уменьшаться и когда достигнет значения 14,5 вольта (14,5 в – напряжение полностью заряженного акк) он будет равен нулю.

Как отрегулировать ток ограничения. Выставить на выходе стабилизатора напряжение на холостом ходу порядка 5-7 вольт. Затем к выходу стабилизатора подключить сопротивление примерно на 1 ом мощностью 5-10 ватт и последовательно с ним амперметр. Подстроечным резистором R8 выставить требуемый ток. Правильно выставленный ток ограничения можно проконтролировать выкручивая потенциометр регулировки выходного напряжения на максимум до упора При этом ток, контролируеммый амперметром должен оставаться на прежнем уровне.

Теперь про детали. Выпрямительный мостик – диоды желательно выбирать с запасом по току минимум раза в полтора, Указанные КД202 диоды могут без радиаторов достаточно долго работать при токе 1 ампер, но ежели рассчитываете что вам этого мало, то установив радиаторы можно обеспечить 3-5 ампер, вот только нужно посмотреть в справочнике какие из них и с какой буквой могут до 3 а какие и до 5 ампер. Хочется больше – загляните в справочник и выбирайте диоды помощнее, скажем ампер на 10.

Транзисторы – VT1 и VT4 устанавливать на радиаторы. VT1 будет слегка греться поэтому и радиатор нужен небольшой, а вот VT4 да в режиме ограничения тока будет греться довольно таки хорошо. Поэтому и радиатор нужно подобрать внушительный, можно и вентилятор от блока питания компьютера к нему приспособить – поверьте, не помешает.

Особо пытливым – почему греется транзистор? Ток то течет по нему и чем больше ток, тем больше греется транзистор. Давайте посчитаем – на входе, на конденсаторах 30 вольт. На выходе стабилизатора ну скажем вольт так 13, В итоге между коллектором и эмиттером остается 17 вольт.

Из 30 вольт минусуем 13 вольт получаем 17 вольт (кто хочет видит тут математику, а мне как то на память приходит один из законов дедушки Киргофа, про сумму падений напряжения)

Ну так вот, тот же Киргоф, что то говорил о токе в цепи, наподобие того что какой ток течет в нагрузке, такой же ток и через транзистор VT4 течет. Скажем ампера эдак 3 течет, резистор в нагрузке греется транзистор тоже греется, Так вот тепло это, которым воздух греем и можно назвать мощностью, которая рассеивается… Но попробуем выразиться математически, то бишь

школьный курс физики

где Р — это мощность в ваттах, U – напряжение на транзисторе в вольтах, а J — ток который течет и через нашу нагрузку и через амперметр и естественно через транзистор.

Итак 17 вольт множим на 3 ампера получаем 51 ватт рассеивающийся на транзисторе,

Ну а допустим подключим сопротивление на 1 ом. По закону Ома при токе 3А падение напряжения на резисторе получится 3 вольта и рассеиваемая мощность величиной в 3 ватта начнет греть сопротивление. Тогда падение напряжения на транзисторе: 30 вольт минус 3 вольта = 27 вольт, а мощность рассеиваимая на транзисторе 27v×3A=81 ватт… Теперь заглянем в справочник, в раздел транзисторы. Ежели проходной транзистор т е VТ4 у нас стоит скажем КТ819 в пластмассовом корпусе то по справочнику выходит что он не выдержит т к мощность рассеивания (Рк*max) у него 60 ватт, но зато в металлическом корпусе (КТ819ГМ, аналог 2N3055) – 100 ватт – вот этот подойдет, но радиатор обязателен.

Надеюсь на счет транзисторов более менее понятно, перейдем к предохранителям. Вообще то предохранитель это последняя инстанция, реагирующая на грубые ошибки допущенные вами и «ценой своей жизни» предотвращающая…. Давайте допустим что в первичной обмотке трансформатора по каким то причинам произошло замыкание,или во вторичной. Может от того что перегрелся, может изоляция прохудилась, а может и просто – неправильное соединение обмоток, но предохранителей нет. Трансформатор дымит, изоляция плавится,сетевой провод пытаясь выполнить доблестную функцию предохранителя, горит и не дай бог если на распределительном шите вместо автомата у вас стоят пробоки с гвоздиками вместо предохранителей.

Один предохранитель на ток примерно на 1А больше чем ток ограничения блока питания (т е 4-5А), должен стоять между диодным мостом и трансформатором, а второй между трансформатором и сетью 220 вольт примерно на 0,5-1 ампер.

Трансформатор. Самое пожалуй дорогое в конструкции Грубо говоря чем массивнее трансформатор тем он мощнее. Чем толще провод вторичной обмотки, тем больший ток может отдать трансформатор. Все это сводится к одному – мощности трансформатора. Так как же выбрать трансформатор? Опять школьный курс физики, раздел электротехника…. Опять 30 вольт, 3 ампера и в итоге мощность 90 ватт. Это минимум, который следует понимать так – этот трансформатор кратковременно может обеспечить выходное напряжение 30 вольт при токе 3 ампера, Поэтому желательно накинуть по току запас минимум процентов 10, а лучше все 30-50 процентов. Так что 30 вольт при токе 4-5 ампер на выходе трансформатора и ваш БП сможет часами если не сутками отдавать ток 3 ампера в нагрузку.

Ну и тем кто желает получть максимум по току от этого БП, скажем ампер эдак 10.

Первое – соответствующий вашим запросам трансформатор

Второе – диодный мост ампер на 15 и на радиаторы

Третье – проходной транзистор заменить на два-три соединенных в параллель с сопротивлениями в эмиттерах по 0,1 ом (радиатор и принудительный обдув)

Четвертое- емкости желательно конечно увеличить, но в том случае если БП будет использоваться как зарядное устройство – это не критично.

Пятое – армировать токопроводящие дорожки по пути следования больших токов напайкой дополнительных проводников и соответственно не забывать про соединительные провода «потолще»


Схема подключения запараллеленных транзисторов вместо одного




Много-много лет тому назад такого слова как стабилитрон не существовало вообще. Тем более в бытовой аппаратуре.

Попробуем представить себе громоздкий ламповый приёмник середины двадцатого века. Многие приносили их в жертву собственному любопытству, когда папа с мамой приобретали что-нибудь новое, а «Рекорд» или «Неман» отдавали на растерзание .

Блок питания лампового приёмника был предельно прост: мощный кубик силового трансформатора , который обыкновенно имел всего две вторичных обмотки, диодный мостик или селеновый выпрямитель, два электролитических конденсатора и резистор на два ватта между ними.

Первая обмотка питала накал всех ламп приёмника переменным током и напряжением 6,3V (вольт), а на примитивный выпрямитель приходило порядка 240V для питания анодов ламп. Ни о какой стабилизации напряжения и речи не шло. Исходя из того, что приём радиостанций вёлся на длинных, средних и коротких волнах с очень узкой полосой и ужасным качеством, наличие или отсутствие стабилизации напряжения питания на это качество совершенно не влияло, а приличной автоподстройки частоты на той элементной базе просто быть не могло.

Стабилизаторы в то время применялись только в военных приёмниках и передатчиках, конечно тоже ламповые. Например: СГ1П – стабилизатор газоразрядный, пальчиковый. Так продолжалось до тех пор, пока не появились транзисторы. И тут выяснилось, что схемы, выполненные на транзисторах очень чувствительны к колебаниям питающего напряжения, и обыкновенным простым выпрямителем уже не обойтись. Используя физический принцип, заложенный в газоразрядных приборах, был создан полупроводниковый стабилитрон реже называемый диод Зенера.

Графическое изображение стабилитрона на принципиальных схемах.

Внешний вид стабилитронов. Первый сверху в корпусе для поверхностного монтажа . Второй сверху – в стеклянном корпусе DO-35 и мощностью 0,5 Вт. Третий, – мощностью 1 Вт (DO-41). Естественно, стабилитроны изготавливают в разнообразных корпусах. Иногда в одном корпусе объединяется два элемента.

Принцип работы стабилитрона.

Прежде всего, не следует забывать, что стабилитрон работает только в цепях постоянного тока. Напряжение на него подают в обратной полярности, то есть на анод стабилитрона будет подан минус «-«. При таком включении через него протекает обратный ток (I обр ) от выпрямителя. Напряжение с выхода выпрямителя может изменяться, будет изменяться и обратный ток, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке останется неизменным, то есть стабильным. На следующем рисунке показана вольт-амперная характеристика стабилитрона.

Стабилитрон работает на обратной ветви ВАХ (Вольт-Амперной Характеристики), как показано на рисунке. К его основным параметрам относятся U ст . (напряжение стабилизации) и I ст . (ток стабилизации). Эти данные указаны в паспорте на конкретный тип стабилитрона. Причём величина максимального и минимального тока учитывается только при расчёте стабилизаторов с прогнозируемым большим изменением напряжения.

Основные параметры стабилитронов.

Для того чтобы подобрать нужный стабилитрон необходимо разбираться в маркировках полупроводниковых приборов. Раньше все типы диодов, включая и стабилитроны, обозначались буквой “Д” и цифрой определяющей, что же это за прибор. Вот пример очень популярного стабилитрона Д814 (А, Б, В, Г). Буква показывала напряжение стабилизации.

Рядом паспортные данные современного стабилитрона (2C147A ), который использовался в стабилизаторах для питания схем на популярных сериях микросхем К155 и К133 выполненных по ТТЛ технологии и имеющих напряжение питания 5V.

Чтобы разбираться в маркировках и основных параметрах современных отечественных полупроводниковых приборов необходимо немного знать условные обозначения. Они выглядят следующим образом: цифра 1 или буква Г – германий, цифра 2 или буква К – кремний, цифра 3 или буква А – арсенид галлия. Это первый знак. Д – диод, Т – транзистор, С – стабилитрон, Л – светодиод. Это второй знак. Третий знак это группа цифр обозначающих сферу применения прибора. Отсюда: ГТ 313 (1Т 313) – высокочастотный германиевый транзистор, 2С147 – кремниевый стабилитрон с номинальным напряжением стабилизации 4,7 вольта, АЛ307 – арсенид-галлиевый светодиод.

Вот схема простого, но надёжного стабилизатора напряжения.

Между коллектором мощного транзистора и корпусом подается напряжение с выпрямителя и равное 12 – 15 вольт. С эмиттера транзистора мы снимаем 9V стабилизированного напряжения, так как в качестве стабилитрона VD1 мы используем надёжный элемент Д814Б (см. таблицу). Резистор R1 – 1кОм, транзистор КТ819 обеспечивающий ток до 10 ампер.

Транзистор необходимо разместить на радиаторе-теплоотводе. Единственный недостаток данной схемы – это невозможность регулировки выходного напряжения. В более сложных схемах подстроечный резистор, конечно, имеется. Во всех лабораторных и домашних радиолюбительских источниках питания есть возможность регулировки выходного напряжения от 0 и до 20 – 25 вольт.

Интегральные стабилизаторы.

Развитие интегральной микроэлектроники и появление многофункциональных схем средней и большой степени интеграции, конечно, коснулось и проблем связанных со стабилизацией напряжения. Отечественная промышленность напряглась и выпустила на рынок радиоэлектронных компонентов серию К142, которую составляли как раз интегральные стабилизаторы. Полное название изделия было КР142ЕН5А, но так как корпус был маленький и название не убиралось целиком, стали писать КРЕН5А или Б, а в разговоре они назывались просто «кренки».

Сама серия была достаточно большая. В зависимости от буквы варьировалось выходное напряжение. Например, КРЕН3 выдавал от 3 до 30 вольт с возможностью регулировки, а КРЕН15 был пятнадцативольтовым двухполярным источником питания.

Подключение интегральных стабилизаторов серии К142 было крайне простым. Два сглаживающих конденсатора и сам стабилизатор. Взгляните на схему.

Если есть необходимость получить другое стабилизированное напряжение, то поступают следующим образом: допустим, мы используем микросхему КРЕН5А на 5V, а нам нужно другое напряжение. Тогда между вторым выводом и корпусом ставится стабилитрон с таким расчётом, чтобы сложив напряжение стабилизации микросхемы, и стабилитрона мы получили бы нужное напряжение. Если мы добавим стабилитрон КС191 на V = 9,1 + 5V микросхемы, то на выходе мы получим 14.1 вольт.

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:

  • U ст — напряжение стабилизации при номинальном токе I ст;
  • I ст min — минимальный ток начала электрического пробоя;
  • I ст 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:

P max = I ст max ∙ U ст.

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 R б 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 R б.
  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 R б 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

Резистор R б рассчитывается по формуле:

R б = (U пит — U ном)(I ст + I н).

Ток стабилитрона I ст выбирается между допустимыми максимальным и минимальным значениями, в зависимости от напряжения на входе U пит и тока нагрузки I н.

Выбор стабилитронов

Элементы имеют большой разброс по напряжению стабилизации. Чтобы получить точное значение U н, 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:

  • U пит = 12-15 В — напряжение входа;
  • U ст = 9 В — стабилизированное напряжение;

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:

R экв = 9 В / 0,1 А = 90 Ом.

Теперь можно определить сопротивление балласта:

R б = 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:

U R = 15 — 9 = 6 В.

Затем определяется ток через резистор:

I R = 6/30 = 0,2 А.

Поскольку стабилитрон подключен к нему последовательно, I c = I R = 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 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 U ст = 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.

Стабилитроны в стабилизаторах напряжения — РАДИОСХЕМЫ

Позвольте уважаемые предложить ещё немного полезной теории, так как практических конструкций на сайте Радиосхемы более чем достаточно. Рассмотрим стабилитроны в стабилизаторах напряжения. При смещении в прямом направлении стабилитрон ведет себя как обычный кремниевый диод с PN переходом, позволяя току течь от анода к катоду. Но в отличие от обычного диода, который блокирует ток при обратном смещении, при достижении определенного порога обратного напряжения стабилитрон начинает проводить ток в противоположном направлении. Пороговое напряжение для этого явления и называется напряжением стабилитрона. Давайте проанализируем несколько аспектов моделирования этих типов схем, которые используются в качестве стабилизаторов напряжения.

Когда напряжение приложенное к стабилитрону превышает пороговое значение, характерное для данного элемента, возникает в области обеднения полупроводников процесс, известный как лавинный пробой. В результате через него протекает большой ток, который ограничивает дальнейшее повышение напряжения. Во время этого процесса создаются электрические заряды в результате столкновения свободных электронов с атомами полупроводника, что, в свою очередь, приводит к выделению тепла и возможности необратимого повреждения устройства.

Но если диод изготовлен с очень тонкой и сильно легированной обедненной областью, можно генерировать обратный ток, создавая достаточно сильное электрическое поле в переходе. Этот процесс полностью обратимый и не повредит его. Точка на горизонтальной оси, от которой начинается стабилизация напряжения на стабилитроне, соответствует так называемому напряжению стабилитрона (VZ), значение которого может быть от единиц до нескольких сотен вольт. Наклон кривой проводимости и минимальное значение обратного тока, с которого запускается процесс, можно точно контролировать во время производственного процесса с допуском менее 1%, изменяя параметры легирования и изготовления.

Стабилизатор напряжения на стабилитроне

Стабилитрон обеспечивает гораздо более высокий уровень стабильности питания, чем может быть достигнут, например, с помощью одной только схемы выпрямителя и фильтрующего конденсатора. В частности, за счет соответствующего легирования полупроводников можно получить практически вертикальный наклон кривой, получая стабилизированное напряжение с незначительной и постоянной пульсацией, которая не изменяется при изменении входного напряжения.

Далее показана схема простейшего стабилизатора напряжения, основанного на стабилитроне. Использовался стабилитрон с VZ = 12 В, а значение последовательного резистора R можно определить по формуле, как показано на рисунке, где Vi — входное напряжение, Vo — стабилизированное выходное напряжение (в данном случае 12 В), а IL — ток, потребляемый нагрузкой.

Без нагрузки (IL = 0) весь ток из схемы будет проходить через стабилитрон, который, в свою очередь, рассеивает его до максимальной своей мощности. Следовательно необходимо тщательно выбирать значение последовательного сопротивления, чтобы не превышать максимальную мощность, которую стабилитрон может рассеять когда к нему не подключена нагрузка. Эта схема способна генерировать ток не более десятков миллиампер, она часто используется для смещения базы транзистора или в качестве входа в операционный усилитель, тем самым получая более высокий выходной ток от стабилизатора.

На схеме показан стабилизатор на шунтирующем транзисторе, способный увеличивать мощность, подаваемую на нагрузку. Выходное напряжение VO определяется формулой: VO = VZ + VBE.

Стандартные напряжения стабилитронов

В продаже представлены стабилитроны с характеристическим напряжением от чуть более 1 В до нескольких сотен вольт. Для каждого значения напряжения обычно доступно одно или несколько значений мощности в диапазоне от чуть менее 0,5 Вт до более 5 Вт. Среди наиболее распространенных семейств стабилитронов — серия маломощных BZX55 с напряжением VZ от 2,4 В до 75 В и максимальной рассеиваемой мощностью до 500 мВт. Семейство силовых стабилитронов BZX85 также широко используется с напряжением VZ от 2,7 до 100 В и максимальной рассеиваемой мощностью до 1300 мВт. Про отечественные Д814 и Д815 говорить смысла нет, так как они уже сошли с радиолюбительской сцены.

Регулятор напряжения со стабилитроном

А это показан простейший пример стабилизатора со стабилитроном. Транзистор подключен как повторитель напряжения, а выходное напряжение примерно на 0,7 В ниже напряжения стабилитрона. Резистор R должен быть выбран таким образом, чтобы стабилитрон всегда был правильно смещен, а базовый ток Q1 был достаточным для перевода его в проводящее состояние. Чтобы ток на стабилитроне не упал до значения, не позволяющего проявиться свойствам стабилитрона, маломощный транзистор 2N2222 можно заменить транзистором Дарлингтона.

Что такое стабилизатор напряжения? Это усилитель постоянного тока с низким выходным сопротивлением, усиливающий опорное напряжение.

Стабилитрон это опорное напряжение, а эмиттерный повторитель является усилителем постоянного тока с коэффициентом усиления меньше 1. Обычно тут применяют транзисторы, но можем добиться большего используя операционный усилитель в качестве усилителя постоянного тока. Так получим намного лучшие параметры стабилизатора.

Это схема — повторитель — с очень точным коэффициентом усиления 1. Вход неинвертирующий не потребляет ток, поэтому он не влияет на значение тока стабилитрона.

Можно конечно при необходимости сделать усилитель с коэффициентом усиления больше 1. Далее показана схема с коэффициентом усиления 3. Коэффициент
усиления определяется по формуле:

ku = R1 + R2 / R2

Тут Ku = 3. Таким образом, выходное напряжение равно + Uz x 3. Изменяя номиналы резисторов, можем изменить коэффициент усиления и можем установить желаемое выходное напряжение. Номиналы резисторов не являются критичными, они могут быть в диапазоне от 1k до 100k, потому что инвертирующий вход тоже не потребляет ток.

Как проверить стабилитрон на исправность мультиметром и другими приборами

Полупроводниковый прибор, называемый стабилитроном, является основным элементом стабилизированного блока питания. Он обеспечивает постоянный уровень напряжения. Однако, во время работы, по тем или иным причинам он может выходить из строя. Специалисту, выполняющему ремонтные работы необходимо знать, как проверить стабилитрон на исправность, или как его еще называют —диод Зенера.

Общие сведения о принципе работы

Если вы не знаете как работает стабилитрон, то прежде чем прочитать текущую статью, прочтите опубликованную ранее — https://samelectrik.ru/kak-rabotaet-stabilitron-i-dlya-chego-on-nuzhen.html.

При достижении определенного напряжения, происходит лавинообразный пробой pn-перехода. Сопротивление перехода уменьшается. В результате напряжение на диоде остается постоянным. А ток, протекающий через полупроводник, увеличивается.

Принцип работы можно проиллюстрировать бочкой с водой, где имеется переливная трубка. Сколько бы мы воды ни наливали в бочку, уровень останется на постоянном уровне.

На нижеприведенном рисунке представлена схема работы на примере бочки с водой.

Этот элемент на схеме включается в обратном направлении. Т.е. плюс к минусу, а минус к плюсу. Если его включить в прямом направлении, то он будет работать как обыкновенный диод.

На рисунке выше представлена вольт-амперная характеристика, обозначение на схеме и его включение.

Проверка мультиметром

Неисправный стабилитрон влияет на напряжение стабилизации источника питания, что сказывается на работоспособности аппаратуры. Поэтому специалисту важно знать, как проверить стабилитрон мультиметром на исправность.

Проверка производится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор покажет минимальное сопротивление, а в обратном — бесконечность. Это говорит об исправности полупроводника.

Аналогично выполняется проверка стабилитрона мультиметром в режиме проверки диодов. В этом случае в прямом направлении на экране высветится падение напряжения в районе 400-600 мВ. В обратном либо I, левой части экрана либо .0L, либо какой-то другой знак который говорит о «бесконечности» в измерениях.

На рисунке снизу представлена методика проверки мультиметром.

Если диод пробит, то он будет звониться в обе стороны. При этом цешка может показывать незначительное отклонение сопротивления от 0. Если р-n переход находится в обрыве, то независимо от направления включения показания прибора будут отсутствовать.

Аналогичным образом можно проверить стабилитрон, не выпаивая из схемы. Но в этом случае прибор будет всегда показывать сопротивление параллельно подключенных ему элементов, что в некоторых случаях сделает проверку таким образом невозможной.

Однако такая проверка китайским тестером не является полноценной, потому что проверка производится только на пробой, или на обрыв перехода. Для полной проверки необходимо собирать небольшую схему. Пример такой схемы для проверки напряжения стабилитрона вы можете увидеть в видео ниже.

Проверка транзистор-тестером

Проверить на работоспособность полупроводниковых элементов можно с помощью универсального тестера радиокомпонентов. Часто его называют транзистор-тестером.

Это универсальный измерительный прибор с цифровым индикатором. С помощью транзистор-тестера можно проверить различные радиодетали. К ним относятся резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. А также и полупроводниковые приборы, транзисторы, тиристоры, диоды, стабилитроны, супрессоры и т.п.

Для проверки работоспособности, зажмите детальку в ZIF-панельке (специальном разъёме с рычагом для зажимания элементов), после чего на дисплее высвечивается схемное обозначение элемента. Однако рассматриваемые в этой статье элементы проверяются как обычные диоды. Поэтому не стоит рассчитывать, что транзистор тестер определит, на какое напряжение стабилитрон. Для этого все равно нужно будет собрать схему типа той, что показана выше или такую как рассмотрим далее.

Рекомендуем посмотреть видео о том, что такое универсальный транзистор-тестер и как им проверять радиоэлектронные компоненты.

Тестер, также как и мультиметр, проверяет целостность р-n перехода и корректно определяет напряжением стабилизации стабилитронов до 4,5 вольт.

При ремонте аппаратуры, рекомендуется элемент стабилизации менять на новый. Не зависимо от наличия исправного p-n перехода. Т.к. высока вероятность, что у диода изменилось напряжение стабилизации или оно может произвольно меняться в процессе работы аппаратуры.

Схема для проверки

Рассмотрим еще одну простейшую схему для определения напряжения стабилизации, которая состоит из:

  • Регулируемого блока питания. Постоянное напряжение должно изменяться плавно потенциометром от 0 до 50 В (чем выше максимальное напряжение тем больший диапазон элементов вы сможете проверить). Это позволит проверить практически любой маломощный стабилитрон.
  • Набор токоограничивающих резисторов. Обычно они имеют номинал 1 Ком, 2,2 Ком и 4,7 Ком, но их может быть и больше. Все зависит от напряжения и тока стабилизации.
  • Вольтметр, можно использовать обыкновенный мультиметр.
  • Колодка с подпружиненными контактами. Она должна иметь несколько ячеек, чтобы была возможность подключать полупроводники с различными корпусами.

Для проверки подключают стабилитрон по вышеприведенной схеме и постепенно поднимают напряжение на источнике питания от 0. При этом контролируют показания вольтметра. Как только напряжение на элементе перестанет расти, независимо от его увеличения на блоке питания, это и будет стабилизацией по напряжению.

Если на элементе есть маркировка, то полученные при измерении данные сверяют с таблицей в справочнике по параметрам.

Отметим, что стабилитроны могут выпускаться в различном исполнении. Например, КС162 производятся в керамических корпусах, КС133 в стеклянных, Д814 и Д818 в металлических.

Приведем характеристики некоторых распространенных отечественных стабилитронов:

  • КС133а напряжение стабилизации равно 3,3 В, выпускаются в стеклянном корпусе;
  • КС147а поддерживает напряжение на уровне 4,7 В, корпус стеклянный;
  • КС162а– 6,2 В, корпус из керамики;
  • КС175а – 7,5 В, имеет керамический корпус;
  • КС433а – 3,3 В, выпускают в металлическом корпусе;
  • КС515а – 15 В, корпус из металла;
  • КС524г – в керамическом корпусе с напряжением 24 В;
  • КС531в – 31 В, керамический корпус;
  • КС210б – напряжение стабилизации 10 В, корпус из керамики;
  • Д814а – 7-8,5 В, в металлическом корпусе;
  • Д818б – 9 В, металлический корпус;
  • Д817б – 68 В, в корпусе из металла.

Для проверки стабилитрона с большими напряжениями стабилизации применяется другая схема, которая представлена на рисунке снизу.

Проверка производится аналогично описанному способу. Похожие приборы выпускаются китайскими производителями.

Однако, можно собрать простейшую схему для проверки стабилитронов с применением мультиметра. Это хорошо показано на видео далее.

Следует предупредить, что показанную на видео электрическую схему применять не рекомендуется, т.к. она небезопасна и требует соблюдения техники безопасности. В противном случае можно получить травму (в лучшем случае).

Примеры из практики

Иногда стабилитроны проверяют на осциллографе, но для этого необходимо собрать специальную схему.

На рисунке снизу представлена схема приставки и ее подключение к осциллографу.

Однако проверка осциллографом должна производиться специалистом, который хорошо умеет им пользоваться.

Стабилитроны часто применяются как ограничивающие или предохранительные приборы. Например, в качестве защиты от перенапряжения на жестком диске, а, вернее, на его входе питания стоят стабилитроны или супрессоры на 6 и 14 вольт. Превышение напряжения приводит к их пробою или выгоранию. Для проверки просто выпаивают эти элементы, и проверяют жесткий диск без них. Если все включается, дело в стабилитронах. Их меняют на новые.

Еще один пример из практики ремонта скутеров, а именно после некорректной установки сигнализации (и не только) иногда выходит из строя стабилитрон, смонтированный в замке зажигания на «Хонда дио 34». Он понижает напряжение бортовой сети с 12 В до 10, после чего скутер можно завести. Если элемент вышел из строя — мопед не заведется. Полупроводник можно заменить аналогичным с напряжением на 3,9. Аналогичная ситуация и на других моделях скутеров от «хонды»: AF35, AF51 и т.д.

Вот мы и рассмотрели основные способы проверки стабилитронов, делитесь случаями из своей практики в комментариях и задавайте вопросы!

Диоды — Learn.

sparkfun.com Избранное Любимый 65

Введение

После того, как вы закончите с простыми пассивными компонентами, такими как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, пришло время вступить в удивительный мир полупроводников. Одним из наиболее широко используемых полупроводниковых компонентов является диод.

В этом уроке мы рассмотрим:

  • Что такое диод!?
  • Теория работы диода
  • Важные свойства диода
  • Различные типы диодов
  • Как выглядят диоды
  • Типичные области применения диодов

Рекомендуемая литература

Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники.Прежде чем перейти к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (хотя бы бегло просмотреть) эти:

.

Что такое цепь?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаете, что такое цепь? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещая наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это не простой вопрос, но этот урок прольет на него свет!

Как пользоваться мультиметром

Изучите основы использования мультиметра для измерения непрерывности, напряжения, сопротивления и тока.

Хотите изучить различные диоды?

Идеальные диоды

Ключевая функция идеального диода заключается в управлении направлением протекания тока. Ток, проходящий через диод, может идти только в одном направлении, называемом прямым направлением. Ток, пытающийся течь в обратном направлении, блокируется. Они как односторонний клапан электроники.

Если напряжение на диоде отрицательное, ток не может течь*, и идеальный диод выглядит как разомкнутая цепь.В такой ситуации говорят, что диод выключен или смещен в обратном направлении .

Пока напряжение на диоде не отрицательное, он «включается» и проводит ток. В идеале* диод действовал бы как короткое замыкание (на нем 0 В), если бы он проводил ток. Когда диод проводит ток, он имеет прямое смещение (на жаргоне электроники означает «включено»).

Зависимость тока от напряжения идеального диода. Любое отрицательное напряжение создает нулевой ток — разомкнутая цепь.Пока напряжение неотрицательно, диод выглядит как короткое замыкание.

Идеальные диодные характеристики
Mode Mode ON (вперед предвзятости) OFF (обратное предвзятость)
Ток через I> 0 I = 0
Напряжение через V=0 V
Внешний вид диода Короткое замыкание Обрыв цепи

Символ цепи

Каждый диод имеет две клеммы — соединения на каждом конце компонента — и эти клеммы поляризованы , что означает, что эти две клеммы совершенно разные. Важно не перепутать соединения на диоде. Положительный конец диода называется анодом , а отрицательный конец называется катодом . Ток может течь от конца анода к катоду, но не в другом направлении. Если вы забыли, каким образом ток течет через диод, попробуйте вспомнить мнемонику ACID : «анодный ток в диоде» (также анод-катод — это диод ).

Символ цепи стандартного диода представляет собой треугольник, упирающийся в линию.Как мы рассмотрим позже в этом уроке, существует множество типов диодов, но обычно их символ цепи выглядит примерно так:

.

Терминал, входящий в плоский край треугольника, представляет собой анод. Ток течет в направлении, указанном треугольником/стрелкой, но не может двигаться в обратном направлении.

Выше приведена пара простых диодных схем. Слева диод D1 смещен в прямом направлении и позволяет току течь по цепи. По сути это похоже на короткое замыкание.Справа диод D2 смещен в обратном направлении. Ток не может течь по цепи, и она выглядит как разомкнутая цепь.

*Внимание! Звездочка! Не совсем верно… К сожалению, идеального диода не существует. Но не волнуйтесь! Диоды действительно настоящие, просто у них есть несколько характеристик, которые заставляют их работать чуть хуже, чем наша идеальная модель…


Реальные характеристики диода

В идеале диоды будут блокировать любой и весь ток, протекающий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток течет в прямом направлении.К сожалению, фактическое поведение диода не совсем идеально. Диоды потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не блокируют весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.

Зависимость тока от напряжения

Наиболее важной характеристикой диода является его отношение ток-напряжение ( i-v ). Это определяет, каков ток, протекающий через компонент, с учетом того, какое напряжение измеряется на нем.Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Однако кривая i-v диода полностью не -линейна. Выглядит это примерно так:

Зависимость тока от напряжения диода. Чтобы преувеличить некоторые важные моменты сюжета, шкалы как в положительной, так и в отрицательной половинах не равны.

В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одной из трех областей:

  1. Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод «включен» и через него может протекать ток.Напряжение должно быть больше, чем прямое напряжение (V F ), чтобы ток был значительным.
  2. Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, при котором напряжение меньше V F , но больше -V BR . В этом режиме протекание тока (в основном) блокировано, а диод выключен. Очень небольшой ток (порядка нА) — называемый обратным током насыщения — может протекать в обратном направлении через диод.
  3. Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.

Прямое напряжение

Для того, чтобы «включиться» и проводить ток в прямом направлении, диоду необходимо приложить к нему определенное положительное напряжение. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (V F ).Его также можно назвать напряжением включения или напряжением включения .

Как мы знаем из кривой i-v , ток через диод и напряжение на диоде взаимозависимы. Больше ток — больше напряжение, меньше напряжение — меньше ток. Однако, как только напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения. Если диод является полностью проводящим, обычно можно предположить, что напряжение на нем является номинальным прямым напряжением.

Мультиметр с настройкой диода можно использовать для измерения (минимального) прямого падения напряжения на диоде.

V F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан. Обычно кремниевый диод имеет V F около 0,6-1V . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Диод типа также имеет определенное значение для определения прямого падения напряжения; светоизлучающие диоды могут иметь намного большее V F , в то время как диоды Шоттки специально разработаны для того, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.

Напряжение пробоя

Если к диоду приложить достаточно большое отрицательное напряжение, он поддастся и позволит току течь в обратном направлении. Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства обычных диодов не очень полезно подвергать их воздействию больших отрицательных напряжений.

Для обычных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 до -100 В или даже более отрицательное.

Диоды Листы данных

Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в паспорте каждого диода. Например, в этой таблице данных для диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):

.

Техническое описание может даже представить вам очень знакомый график зависимости тока от напряжения, чтобы более подробно описать поведение диода. Этот график из таблицы данных диода увеличивает извилистую часть прямой области кривой i-v .Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:

На этой диаграмме указана еще одна важная характеристика диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенную мощность, прежде чем они перегорят. Для всех диодов должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если на диод действует большее напряжение или ток, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или, что еще хуже, расплавится, задымится и т. д.).

Некоторые диоды хорошо подходят для высоких токов — 1 А и более — другие, такие как показанный выше слабосигнальный диод 1N4148, могут подходить только для тока около 200 мА.


Этот 1N4148 — это всего лишь небольшая выборка из всех существующих диодов различных типов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие диодов существует и для чего служит каждый тип.

Типы диодов

Обычные диоды

Сигнальные диоды

Стандартные сигнальные диоды являются одними из самых простых, средних и простых членов семейства диодов. Обычно они имеют средне-высокое прямое падение напряжения и низкий максимальный номинальный ток.Типичным примером сигнального диода является 1N4148.

Очень общего назначения, имеет типичное падение напряжения в прямом направлении 0,72 В и максимальный номинальный ток в прямом направлении 300 мА.

Малосигнальный диод 1N4148. Обратите внимание на черный кружок вокруг диода, который указывает, какой из выводов является катодом.

Силовые диоды

Выпрямитель или силовой диод — это стандартный диод с гораздо более высоким максимальным номинальным током. Этот более высокий номинальный ток обычно достигается за счет большего прямого напряжения.1N4001 является примером силового диода.

1N4001 имеет номинальный ток 1 А и прямое напряжение 1,1 В.

Диод 1N4001 PTH. На этот раз серая полоса указывает, какой вывод является катодом.

И, конечно же, большинство типов диодов также доступны для поверхностного монтажа. Вы заметите, что каждый диод каким-то образом (независимо от того, насколько он крошечный или трудноразличимый) указывает, какой из двух контактов является катодом.

Светодиоды (LED!)

Самым ярким представителем семейства диодов должен быть светоизлучающий диод (LED).Эти диоды буквально загораются при подаче положительного напряжения.

Несколько сквозных светодиодов. Слева направо: желтый 3 мм, синий 5 мм, зеленый 10 мм, сверхяркий красный 5 мм, RGB 5 мм и синий 7-сегментный светодиод.

Как и обычные диоды, светодиоды пропускают ток только в одном направлении. Они также имеют номинальное прямое напряжение, то есть напряжение, необходимое для того, чтобы они загорелись. Номинал светодиода V F обычно больше, чем у обычного диода (1.2~3В), и это зависит от цвета, который излучает светодиод. Например, номинальное прямое напряжение суперярко-синего светодиода составляет около 3,3 В, а суперярко-красного светодиода того же размера — всего 2,2 В.

Очевидно, светодиоды чаще всего используются в осветительных приборах. Они шустрые и веселые! Но более того, их высокая эффективность привела к широкому использованию в уличных фонарях, дисплеях, задней подсветке и многом другом. Другие светодиоды излучают свет, невидимый человеческому глазу, например, инфракрасные светодиоды, составляющие основу большинства пультов дистанционного управления.Еще одно распространенное использование светодиодов — оптическая изоляция опасной высоковольтной системы от низковольтной цепи. Оптоизоляторы соединяют инфракрасный светодиод с фотодатчиком, который пропускает ток при обнаружении света от светодиода. Ниже приведен пример схемы оптоизолятора. Обратите внимание, как схематическое обозначение диода отличается от обычного диода. Светодиодные символы добавляют пару стрелок, отходящих от символа.

Диоды Шоттки

Другим очень распространенным диодом является диод Шоттки.

Диод Шоттки

В наличии COM-10926

Диоды Шоттки известны низким падением напряжения в прямом направлении и очень быстрым переключением. Этот диод Шоттки 1A 40V …

1

Полупроводниковый состав диода Шоттки немного отличается от обычного диода, что приводит к гораздо меньшему прямому падению напряжения , которое обычно составляет от 0.15В и 0,45В. Однако они все равно будут иметь очень большое напряжение пробоя.

Диоды Шоттки

особенно полезны для ограничения потерь, когда каждый последний бит напряжения должен быть сохранен. Они достаточно уникальны, чтобы получить собственный символ цепи с парой изгибов на конце катодной линии.

Стабилитроны

Стабилитроны

— странный изгой семейства диодов. Обычно они используются для преднамеренного проведения обратного тока .

Стабилитрон — 5.1В 1Вт

Ушедший на пенсию COM-10301

Стабилитроны полезны для создания опорного напряжения или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений. Эти диоды…

Пенсионер Стабилитроны

рассчитаны на очень точное напряжение пробоя, называемое пробой стабилитрона или напряжением стабилитрона . Когда через стабилитрон протекает в обратном направлении достаточный ток, падение напряжения на нем будет оставаться постоянным при напряжении пробоя.

Используя свойство пробоя, стабилитроны часто используются для создания известного опорного напряжения, точно равного их напряжению Зенера. Их можно использовать в качестве стабилизатора напряжения для небольших нагрузок, но на самом деле они не предназначены для регулирования напряжения в цепях, потребляющих значительный ток.

Зенеры достаточно особенные, чтобы иметь свой собственный символ схемы с волнистыми концами на катодной линии. Символ может даже определять, каково именно напряжение стабилитрона диода.Вот 3,3-вольтовый стабилитрон, создающий стабильное опорное напряжение 3,3 В:

Фотодиоды

Фотодиоды — это специально сконструированные диоды, которые улавливают энергию фотонов света (см. Физика, квант) для генерации электрического тока. Вид работы как анти-светодиод.

Фотодиод BPW34 (не четверть, мелочь сверху). Поместите его под солнце, и он может генерировать около нескольких мкВт энергии!

Солнечные элементы являются основным спонсором фотодиодной технологии.Но эти диоды также можно использовать для обнаружения света или даже оптической связи.


Применение диодов

Для такого простого компонента диоды имеют огромный спектр применения. Практически в каждой схеме вы найдете диод того или иного типа. Они могут использоваться во всем, от слабосигнальной цифровой логики до высоковольтной схемы преобразования энергии. Давайте рассмотрим некоторые из этих приложений.

Выпрямители

Выпрямитель представляет собой цепь, которая преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).Это преобразование имеет решающее значение для всех видов бытовой электроники. Сигналы переменного тока выходят из настенных розеток вашего дома, но постоянный ток питает большинство компьютеров и другой микроэлектроники.

Ток в цепях переменного тока буквально чередуется с — быстро переключается между работой в положительном и отрицательном направлениях — но ток в сигнале постоянного тока течет только в одном направлении. Поэтому для преобразования переменного тока в постоянный вам просто нужно убедиться, что ток не может течь в отрицательном направлении. Звучит как работа для ДИОДОВ!

Однополупериодный выпрямитель может состоять всего из одного диода.Если сигнал переменного тока, такой как, например, синусоида, посылается через диод, любая отрицательная составляющая сигнала отсекается.

Входной (красный/левый) и выходной (синий/правый) осциллограммы напряжения после прохождения через схему однополупериодного выпрямителя (в центре).

Двухполупериодный мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования отрицательных скачков в сигнале переменного тока в положительные.

Схема мостового выпрямителя (в центре) и форма выходного сигнала, которую она создает (синий/справа).

Эти схемы являются важным компонентом блоков питания переменного тока в постоянный, которые преобразуют сигнал 120/240 В переменного тока настенной розетки в сигналы постоянного тока 3,3 В, 5 В, 12 В и т. д. Если вы разорвете настенную бородавку, вы, скорее всего, увидите там несколько диодов, исправляющих ее.

Можете ли вы найти четыре диода, образующих мостовой выпрямитель в этой настенной бородавке?

Защита от обратного тока

Вы когда-нибудь неправильно вставляли аккумулятор? Или поменять местами красный и черный провода питания? Если это так, диод может быть благодарен за то, что ваша схема все еще жива.Диод, включенный последовательно с положительной стороной источника питания, называется диодом обратной защиты. Это гарантирует, что ток может течь только в положительном направлении, а источник питания подает на вашу цепь только положительное напряжение.

Этот диод полезен, когда разъем источника питания неполяризован, что позволяет легко перепутать и случайно соединить отрицательный источник питания с положительным входной цепи.

Недостаток обратного защитного диода заключается в том, что он вызывает некоторую потерю напряжения из-за прямого падения напряжения.Это делает диоды Шоттки отличным выбором для диодов обратной защиты.

Логические элементы

Забудьте о транзисторах! Простые цифровые логические элементы, такие как И или ИЛИ, могут быть построены из диодов.

Например, диодный вентиль ИЛИ с двумя входами может быть построен из двух диодов с общими катодными узлами. Выход логической схемы также расположен в этом узле. Всякий раз, когда один из входов (или оба) имеет логическую 1 (высокий уровень/5 В), выход также становится логической 1.Когда на оба входа подается логический 0 (низкий уровень/0 В), на выходе устанавливается низкий уровень через резистор.

Логический элемент И устроен аналогичным образом. Аноды обоих диодов соединены вместе, где находится выход схемы. Оба входа должны иметь логическую 1, заставляющую ток течь к выходному контакту и также подтягивать его к высокому уровню. Если на любом из входов низкий уровень, ток от источника питания 5 В проходит через диод.

Для обоих логических элементов можно добавить больше входов, добавив всего один диод.

Обратноходовые диоды и подавление скачков напряжения

Диоды

очень часто используются для ограничения потенциального ущерба от неожиданных больших скачков напряжения. Диоды подавления переходного напряжения (TVS) — это специальные диоды, похожие на стабилитроны — с низким напряжением пробоя (часто около 20 В), но с очень большой номинальной мощностью (часто в диапазоне киловатт). Они предназначены для шунтирования токов и поглощения энергии, когда напряжение превышает их напряжение пробоя.

Обратноходовые диоды

выполняют аналогичную работу по подавлению скачков напряжения, особенно вызванных индуктивным компонентом, таким как двигатель.Когда ток через индуктор внезапно изменяется, создается всплеск напряжения, возможно, очень большой отрицательный всплеск. Обратный диод, размещенный на индуктивной нагрузке, даст этому сигналу отрицательного напряжения безопасный путь к разряду, фактически повторяясь снова и снова через индуктор и диод, пока он в конечном итоге не погаснет.

Это всего лишь несколько областей применения этого удивительного полупроводникового компонента.


Приобретение диодов

Теперь, когда ваш текущий течет в правильном направлении, пришло время использовать ваши новые знания с пользой.Если вы ищете отправную точку или просто запасаетесь, у нас есть набор изобретателя, а также отдельные диоды на выбор.

Наши рекомендации:

Диод Шоттки

В наличии COM-10926

Диоды Шоттки известны низким падением напряжения в прямом направлении и очень быстрым переключением.Этот диод Шоттки 1A 40V …

1

Набор изобретателя SparkFun — версия 3.

2 Ушедший на пенсию КОМПЛЕКТ-12060

** Как вы могли видеть из [нашего сообщения в блоге] (https://www.sparkfun.com/news/2241), мы недавно перенесли нашу форму для литья под давлением для SIK…

. 76 Пенсионер

Ресурсы и дальнейшее продвижение

Теперь, когда вы разобрались с диодами, возможно, вы захотите продолжить изучение полупроводников:

Или откройте для себя некоторые другие распространенные электронные компоненты:

Источник питания постоянного тока, исполнение

Источники опорного напряжения

Точность и стабильность готового источника питания зависят от точности эталонного напряжения. Наиболее распространенным источником опорного напряжения, используемым в источниках питания, является стабилитрон. Ниже вы можете увидеть вольтамперную характеристику стабилитронов серии BZX85.

Вы можете видеть, что 10-вольтовый «стабилитрон» имеет более крутой наклон и более острое колено, чем 3,9-вольтовый «стабилитрон»

Это потому, что они работают по-другому. При низких напряжениях обратный пробой происходит из-за эффекта Зенера.

При напряжении около 5В начинает проявляться Лавинный эффект, а при высоких напряжениях это самый важный элемент.

Так используется стабилитрон для обеспечения опорного напряжения. Резистор R1 выбран таким образом, чтобы обеспечить требуемый ток через VZ1, избегая более низкого тока там, где важно колено, но также сохраняя общую мощность значительно ниже рассеиваемой устройством.

Пример: Vcc = 20 В с пульсацией 3 В. Vref = 12В.
Мы выбираем BZX85c12 мощностью 1,3 Вт.

Выберите I = 30 мА, чтобы общая рассеиваемая мощность в стабилитроне составила Pt = 12 * 30 = 360 мВт.
R1 = Vcc — Vz1 / I
R1= 8 В / 30 мА = 270 Ом

При этом токе 12-вольтовый стабилитрон имеет наклонное сопротивление около 10 Ом. (технический паспорт)

Когда Vint равно 20 +3 В, тогда I = 23 — 12 = 11 В / 270 Ом = 40,7 мА (и Pt составляет около 12 * 40 = 480 мВт)
Когда Vint составляет 20–3 В, тогда I = 17–12 = 5 В/270 Ом = 19,5 мА

Это изменение тока приведет к изменению Vz на 40 — 20 = 20 мА * 10 Ом = 200 мВ. Однако, если выбранный ток слишком мал, Vcc слишком близок к Vz или потребляемый ток приводит к падению Vint, то это приведет к большему изменению Vz.

Точно так же, если ток поступает из цепи, это также вызывает изменение тока стабилитрона и, следовательно, выходного напряжения. Для достижения наилучших результатов в качестве источника опорного напряжения нам необходимо использовать стабилитрон при постоянном токе. См. страницу текущих источников.

Альтернативные эталоны напряжения

Хотя тщательно подобранные стабилитроны способны обеспечивать хорошие опорные напряжения, их выходное напряжение изменяется в зависимости от тока и температуры. Для более требовательных приложений доступны источники опорного напряжения с температурной компенсацией.В них используется кремниевый диод со смещением в прямом направлении, температурный коэффициент которого находится в диапазоне от –2,1 до –2,3 мВ/К, и стабилитрон на 7,5 В (tempco около +2 мВ/К) для получения опорного напряжения 8,2 В.

Если требуется низкое опорное напряжение или конкретное напряжение, можно использовать «опорное значение ширины запрещенной зоны». На основе конструкции, показанной здесь Р. Дж. Видларом, современные эталоны ширины запрещенной зоны доступны в широком диапазоне напряжений. Например, популярная и недорогая линейка MAX6100-MAX6107 представляет собой недорогие микромощные источники опорного напряжения с малым падением напряжения.Эти опорные источники с тремя выводами доступны с вариантами выходного напряжения 1,25 В, 1,8 В, 2,048 В, 2,5 В, 3 В, 4,096 В, 4,5 В и 5 В. Они имеют низкий температурный коэффициент 75 ppm/°C (макс.) и начальную точность ±0,4% (макс. ).

Для максимальной точности (до 6 цифр!) используется метод «погребенного стабилитрона» с корпусом, стабилизирующим температуру.

ИС опорного напряжения

бывают двух основных типов: «шунтовое опорное напряжение», которое используется точно так же, как стабилитрон;
и «серийный эталон», который используется как обычная ИС регулятора.

Для получения дополнительной информации о выборе правильного опорного напряжения Linear сделайте большой документ здесь.

регулируемый блок питания с использованием транзистора и стабилитрона


Уведомление : Неопределенный индекс: social_icon_position в /home/mdisario/public_html/huntdaily.com/wp-content/plugins/wp-social-sharing/includes/class-public.php на линии 30

324 вольта падение на 1000 Вт дает 324 мА тока в цепи. Схема регулируемого источника питания 12 В с использованием стабилитрона.Итак, в этом проекте мы собираемся разработать простой двойной источник питания ± 12 В с использованием стабилитронов 12 В / 1 Вт. Зенеровский диод — это кремниевый полупроводниковый прибор, который позволяет току течь в прямом или обратном направлении. В нем будут рассмотрены основные принципы работы стабилитронов и их использование в качестве регуляторов напряжения. Для регулирования небольших токов самым дешевым способом является использование стабилитрона. Стабилитрон используется для регулирования базового напряжения, которое приводит к регулируемому напряжению эмиттера. Эта схема сама по себе широко не используется в линейных источниках питания, но может использоваться в другом оборудовании для обеспечения понижающего напряжения и т. д. от шины более высокого напряжения.Напряжение на C2 является очень стабильным источником напряжения. Регулятор — стабилизатор на стабилитроне. Для слаботочных источников питания можно сделать простой регулятор напряжения с резистором и стабилитроном, подключенными в обратном порядке. Миниатюрный регулируемый источник питания с низким током 9 В постоянного тока, разработанный на основе биполярного транзистора и стабилитрона. Регулировка напряжения с помощью стабилитрона и транзисторов Особенности: Прибор состоит из источника питания переменного тока, трех метров для непосредственного измерения выходного напряжения, выходного тока и пульсаций переменного тока, двух диодов PN-перехода, фильтра, схемы регулирования с использованием стабилитрона и транзистора, сопротивление нагрузки выбирается с помощью полосы выключатель и все важные соединения выведены на 4 мм розетки.Проверка холостого хода регулируемого выходного напряжения показывает 15,5 В, как указано в части (a). Транзисторный шунтирующий регулятор, показанный на рисунке, имеет регулируемое выходное напряжение 10 вольт при изменении входного напряжения от 20 вольт до 30 вольт. Пытаться. Существует два типа стабилизаторов напряжения на транзисторах, управляемых стабилитроном. анод диода подключается к отрицательному источнику питания. У меня вход 240В 50Гц. В схеме питания используется стабилизатор напряжения из стабилитрона 12В. Резистор R1 обеспечивает ток базы транзистора Q1, а также удерживает стабилитрон D2 в активной области. Стабилитрон как регулятор напряжения. Транзистор Q1 (2N 3054) и Q2 (2N 3055) образуют пару Дарлингтона. #ElectrotechCC #BasicElectronics В этом видео вы узнаете об основах электроники регулируемого источника питания на основе стабилитрона….!!! Он действует как обычный диод при прямом смещении. Формулы и уравнения для расчета стабилитрона и стабилитрона-регулятора напряжения Серия Current IS= VIN – VZ / .. модуль источников питания 02.pdf 5 e. Coates 2007-2016 Схема устроена таким образом, что общий ток питания I S состоит из выходного тока нагрузки I OUT плюс тока стабилитрона I Z : 3 0-50 Ом POT Резистор Последовательный стабилизатор напряжения с управляемым стабилитроном транзистором.Такая схема также называется регулятором напряжения эмиттерного повторителя. Он называется так потому, что используемый транзистор подключен по схеме эмиттерного повторителя. Схема состоит из N-P-N транзистора и стабилитрона. Использование … Очень простая схема на стабилитроне, обеспечивающая функцию шунтирующего регулятора, как показано выше, не особенно эффективна и непригодна для многих приложений с большим током. Найдите качественное регулирование напряжения с помощью стабилитрона и транзистора с необходимыми характеристиками.Они обеспечивают простой, легкий и дешевый источник надежного источника постоянного тока. Следовательно, его максимальная энергоэффективность равна VOUT/VIN, так как разница напряжений расходуется на обогрев птицы. На этом введение в регулирование напряжения на основе стабилитрона завершено. На рис. Транзисторный усилитель не подчиняется строго закону сохранения энергии, так как выходная мощность больше входной мощности. Функция регулятора состоит в том, чтобы обеспечить постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно с ним, несмотря на пульсации напряжения питания или изменение тока нагрузки и ток на стабилитроне не регулируется, поэтому Vref может изменяться. Напряжение база-эмиттер транзистора изменяется в зависимости от температуры.Обратите внимание, что в транзисторе ток, требуемый базой, составляет всего 1/hFE, умноженный на ток между эмиттером и коллектором. На следующей схеме показан типичный нерегулируемый источник питания. Аналоговые регулируемые источники питания эффективно используют этот метод. V-I характеристики p-n-перехода. В различных приложениях, где пульсации нежелательны, схема источника питания с регулируемой пульсацией, использующая 741, показанная на рисунке 1 для регулируемого источника питания с пульсацией, работает вполне удовлетворительно. мы можем использовать эту схему в качестве источника питания 12 В для шагового двигателя, серводвигателя и периферийных устройств, которым требуется 12 В.Это простой двухканальный стабилизатор напряжения с использованием стабилитрона. Используя только один транзистор и несколько стабилитронов, вы можете получить различные напряжения в диапазоне от 5 В до 10 В от входа питания 12 В. На приведенной ниже диаграмме и на диаграмме показано, как транзистор, стабилитрон и смещение резистор может быть сконфигурирован для реализации простой схемы транзисторного стабилизатора. 1. Стабилитрон, резистор, переменный источник питания постоянного тока, миллиамперметр, вольтметр, реостат и провод. Регулируемый источник питания используется для обеспечения того, чтобы выходное напряжение оставалось постоянным даже при изменении выходной нагрузки.Другое выходное напряжение можно получить, заменив стабилитрон. К цепи подключен последовательный резистор, чтобы ограничить ток в диоде. Они производятся несколькими производителями, большинство из них легко доступны и недороги. Продолжайте читать: Малая схема стабилизатора напряжения на стабилитроне с печатной платой. Льюис Лофлин. Аппарат . 3. Причина изменения выходного напряжения. Изменение входного напряжения, увеличение нагрузки, увеличение нагрузки при перегреве. Размыкание цепи. Схемы транзисторно-стабилитронного регулятора.Транзисторный шунтирующий регулятор напряжения. Прямое падение диода будет примерно таким же, как . Резистор R1 обеспечивает ток базы транзистора Q1, а также удерживает стабилитрон D2 в активной области. Стабилитрон 15В питается через резистор 4К7 со входа. Более высокие токи можно получить с помощью стабилитронов большей мощности, но я предпочитаю использовать специальные микросхемы. Это может быть регулируемый источник, внутренний/внешний по отношению к вашему проекту, стабильный при нагрузке. Диод Зенера позволяет току течь не только от анода к катоду, но и в обратном направлении при достижении напряжения Зенера.Операция. Донохью ограничивает ток через стабилитрон, чтобы уменьшить мощность, рассеиваемую в стабилитроне. Простой регулируемый источник питания с защитой от перегрузки по току. Использован стабилитрон 1N4744A. Стабилитрон подает опорное напряжение на базу транзистора. Вот простая схема защиты от перенапряжения, разработанная с использованием стабилитрона и транзисторов. Что такое полупроводник. Зенеровский диод должен иметь достаточную номинальную мощность, чтобы избежать перегорания. Предельное напряжение зависит от конкретного используемого стабилитрона.Эти диоды доступны на рынке для любого приемлемого напряжения питания. Эти регуляторы напряжения доступны в виде интегральных схем. Схема регулируемого источника питания 12 В с использованием стабилитрона. Здесь эта схема построена с мостовым выпрямителем и стабилитроном. Защита от перенапряжения осуществляется с помощью диодов Зенера, потому что через диод протекает ток после того, как напряжение обратного смещения превышает определенное напряжение. На приведенном ниже рисунке показан фильтрованный источник питания постоянного тока, который вырабатывает постоянное напряжение 24 В, прежде чем оно будет снижено до 15 В стабилитроном.2.2.1 R S и D Z образуют простой ШУНТ-регулятор, как описано в модуле источников питания 2.1. Однако в этой схеме они используются для обеспечения стабильного опорного напряжения V Z на базе Tr1. Напряжение от однополупериодного источника питания подается на последовательно соединенные резистор R и стабилитрон. это простая и дешевая фиксированная схема источника постоянного тока. Пренебрегите током через R B. Поскольку HFE обычно равно 30 для силовых транзисторов, а RZ1 около 10 Ом, 324 вольта, падающие на 1000 Вт, дают ток в цепи 324 мА.Регуляторы с малым падением напряжения в канале ldos n. Они обеспечивают простой, легкий и дешевый источник надежного источника постоянного тока. Общую работу схемы можно продемонстрировать, объяснив две ситуации. Напряжение эмиттера Tr1 обычно примерно на 0,7 В меньше, чем напряжение базы, и, следовательно, напряжение V OUT будет ниже, чем напряжение базы. V OUT = V Z — V BE. Транзистор Q1 (2N 3054) и Q2 (2N 3055) образуют пару Дарлингтона. Твитнуть. К цепи подключен последовательный резистор, чтобы ограничить ток через диод.Одним из решений является использование схемы на стабилитроне, в которой используется транзисторный буфер, который действует как транзистор с последовательным проходом. Эта схема как источник питания 12 вольт может использоваться в качестве источника для периферийных устройств, которым требуется 12 вольт. Проверка диодов. Вопрос 17. Зенеровский диод подобен сигнальному диоду общего назначения. Нерегулируемый постоянный ток питание подается на входные клеммы, а регулируемый выход получается через нагрузку. ПН развязка. Показано 1–12 из 20 результатов. Зенеровский диод D1 используется в качестве источника опорного напряжения, а PNP-транзистор (Q1) используется для регулирования выходного напряжения.Наша местная электрическая сеть подает 120 В переменного тока, поэтому выпрямленное напряжение составляет 170 В постоянного тока. Транзисторный регулятор напряжения, управляемый стабилитроном. В транзисторном усилителе все частоты будут иметь абсолютно одинаковый коэффициент усиления. Как один из лучших вариантов. Цель: Часть A: Спроектировать и протестировать простой стабилитрон. Компонент/оборудование. Требуемое оборудование: Компонент оборудования Sl. Существует два типа стабилизаторов напряжения на транзисторах, управляемых стабилитроном. Выходное сопротивление равно (RZ1//R1)/усиление. Перейти к основному содержанию.in. Регулятор базовой серии, использующий стабилитрон и эмиттерный повторитель, представляет собой специальную схему, включающую C1, R1 и C2.значительно снижается за счет использования в схеме биполярного транзистора, поскольку и I Zmax, и I Zmin делятся на β транзистора. Выходное напряжение выпрямителя представляет собой нерегулируемое напряжение, поскольку его амплитуда непостоянна. Стабилитрон со стабилитроном не может обеспечить источник большого тока из-за ограниченной мощности стабилитрона. Привет всем, Jut хочу обратиться за помощью ко всем. Аналоговые регулируемые источники питания эффективно используют этот метод. Источник питания с использованием ИС-стабилизатора (трехвыводной регулятор) ИС-стабилизатор дополнительно улучшает характеристики стабилизатора на стабилитроне за счет включения операционного усилителя.В качестве источника опорного напряжения используется стабилитрон D1, а для регулирования выходного напряжения используется PNP-транзистор (Q1). Для достижения стабильности выходного напряжения это напряжение подается обратно на неинвертирующий вход операционного усилителя, через резистор R4. Потенциометр P1 используется для точной регулировки напряжения питания 12В. Нерегулируемый источник питания подается на вход, а схема регулирует напряжение и обеспечивает постоянный ток 9 В, 250 мА. Обратите внимание, что в транзисторе ток, требуемый базой, составляет всего 1/hFE, умноженный на ток между эмиттером и коллектором.Соответствующие параметры для стабилитрона и транзистора: V Z = 9,5 вольт, V BE = 0,3 вольт, β = 99. F.V для диода 1N4002. Vin (мин) > Vвых + 2,5 В R = Vin (мин). Схема транзисторного шунтирующего регулятора образована путем последовательного соединения резистора с входом и транзистора, база и коллектор которого соединены стабилитроном, который регулирует оба параллельно нагрузке. Может ли кто-нибудь дать мне проект регулируемого источника питания 7,5 В / 800 мА с использованием транзистора и стабилитрона (пожалуйста, укажите точный номер детали и мощность, а также расчет).Работа регулятора напряжения серии транзисторов. Блок питания со стабилитроном. Основной. Изучить прямые и обратные ВАХ стабилитрона; Подробная информация о продукте: Прибор состоит из регулируемого источника питания постоянного тока 0-15 В постоянного тока / 150 мА, двух круглых счетчиков для измерения напряжения и тока, 3 стабилитронов, установленных за панелью, соединений источников питания, счетчиков и стабилитрона, выведенных на 4-миллиметровые разъемы. 2. Ниже приведена схема источника питания от 110–120 В переменного тока до 123 В постоянного тока (соответствующая часть заштрихована белым цветом).Это старая схема, которая интересна. Схема называется последовательным регулятором напряжения, потому что ток нагрузки проходит через последовательный транзистор Q1, как показано на рис. Калькулятор стабилитрона и стабилитрона. Вот схема для относительно простого регулируемого источника питания, который имеет хорошо контролируемые характеристики, включая интеллектуальное отключение при перегрузке по току. Внутренний и внешний полупроводник. Мы будем использовать регуляторы напряжения серий 78XX и 79XX. Я хочу знать, как эти блоки питания производят регулируемый выход.Резистор R 5 используется в качестве токоограничивающего резистора. Нет. Ссылаясь на рисунок 1, схема работает следующим образом. Цепь регулируемого сильноточного источника питания. Схема схемы регулятора напряжения на операционном усилителе для управления нагрузкой 6 В, 1,2 Вт от входного источника питания 12 В с пульсациями напряжения ± 2 В с использованием стабилитрона 3 В. Дырочный ток. Для расчета % регулирования нагрузки АППАРАТ: Стабилитрон, резисторы, блок питания, мультиметр СХЕМА ЦЕПИ: ТЕОРИЯ: Стабилитрон представляет собой диод с P-N переходом, специально разработанный для работы в режиме обратного смещения.Стабилитрон обеспечивает опорное напряжение. Положительный ток питания проходит через транзистор последовательного стабилизатора T1. Я сталкивался со многими зарядными устройствами/блоками питания для мобильных телефонов, которые обеспечивают регулируемое выходное напряжение 5 вольт, но я не вижу внутри регулятора напряжения или стабилитрона. Схема регулируемого источника питания на макетной плате Рис. 8 выше представляет собой регулируемую схему, показанную на рис. 5, но построенную на макетной плате. В зависимости от области применения могут использоваться стабилизаторы серии транзисторов, стабилизаторы с фиксированной и регулируемой ИС или стабилитрон, работающий в области стабилитрона.Использован стабилитрон 1N4744A. Регулятор напряжения на транзисторах с стабилитронным управлением Мы можем использовать эту схему в качестве источника питания 12 В для шагового двигателя, серводвигателя и периферийных устройств, которым требуется 12 В. На этом введение в регулирование напряжения на основе стабилитрона завершено. РАСЧЕТЫ (индексы 1 и 2 соответствуют параметрам Транзистора 1 и 2) Стабилитрон обеспечивает Vr = 15 В при Iz = 20 мА I C2 = I E2 = 10 мА Транзистор Q2 может обеспечить ток коллектора 10 мА. Преобразователь 12 В в 5 В с использованием стабилитрона: Схема, показанная ниже, предназначена для цепей среднего тока, она полезна для (1-70 мА) схемы стока среднего тока, например.Прямое и обратное смещение диода с PN-переходом. Для достижения стабильности выходного напряжения оно подается обратно на неинвертирующий вход операционного усилителя, через резистор R4. Рисунок 9. а и б. Блок-схема источника питания постоянного тока: это форма волны «линейного» напряжения 100 В переменного тока. В некоторых случаях уровень приложенного напряжения может выйти за пределы максимального диапазона напряжения нагрузки, поэтому нам необходимо настроить защиту нагрузки от высокого напряжения. Потенциометр P1 используется для точной настройки выхода источника на 12 В постоянного тока. hFE (мин.)/1,2 Iвых. (макс.) На рис. 1 показана базовая схема простого стабилизатора постоянного напряжения с использованием стабилитрона. Схема стабилитрона для блока питания с последовательным транзистором. Когда источник питания должен обеспечивать большой ток, вместе с стабилитроном используется силовой транзистор, как показано ниже. На нем показаны все компоненты, соединенные вместе на макетной плате, такие как резисторы, конденсатор, потенциометр, транзистор, диоды и операционный усилитель. Или источником может быть нерегулируемый источник питания, который зависит от нагрузки. Стабилитрон подключен непосредственно к импедансу нагрузки Z L.Следовательно, выходное напряжение V 0 на импедансе нагрузки ZL равно V z , напряжению пробоя стабилитрона, и поддерживается почти постоянным независимо от изменений входного напряжения V i или импеданса нагрузки Z L. Каждый цифровой амперметр (0–1 А) 1 (Один) Транзистор, управляемый стабилитроном… Двойной источник питания 9 В необходим в наши дни любителям электроники и технологам. Изучить стабилитрон в качестве регулятора напряжения 2. Электронная схема простого транзисторного эмиттерного повторителя регулятора напряжения очень проста.Созданная схема состоит из мостового выпрямителя и стабилитрона. Для расчета % регулирования линии 3. Этот простой эффективный сильноточный источник питания на базе 2N3055 рассчитан на токи свыше 3 ампер, но не должен превышать 5 ампер. Однако это делается за счет ограничения максимального тока нагрузки, который может быть обеспечен регулируемым выходным напряжением. Изучить стабилитрон в качестве стабилизатора напряжения 2. Они помогают нам убрать пульсации переменного тока. Эта схема имеет фильтр нижних частот. Регулируемый источник питания с использованием стабилитронов.Схема, показанная ниже, представляет собой базовый последовательный стабилизатор напряжения на основе транзисторов. Рис. 8. Регулятор напряжения на операционном усилителе 6 В. Минимальный объем заказа: 05 Цепь транзисторного шунтирующего регулятора состоит из резистора, последовательно соединенного с входом, и транзистора, база и коллектор которого соединены диодом Зенера, который регулирует оба параллельно нагрузке. В приведенной выше схеме показан простой последовательный регулятор напряжения с использованием транзистора и стабилитрона. Регулятор напряжения с двумя шинами на стабилитроне.Нестабилизированное или флуктуирующее напряжение сначала регулируется и сглаживается диодом Д1 и стабилитроном ЗД1. Таким образом, обратносмещенное может работать и в условиях пробоя. EE 462: Лаборатория № 4 Схемы питания постоянным током с использованием диодов Схемы питания постоянного тока с использованием диодов от Drs. 17.13. На рисунке ниже показана принципиальная схема транзистора… Он подходит для слаботочных цепей, таких как предусилитель на транзисторах. Эти типы цепей обеспечивают лучшее регулирование нагрузки, чем … Влияние температуры на полупроводники.Для чувствительной к напряжению нагрузки или электрического элемента необходимо обеспечить регулируемое напряжение. Непосредственно доступные напряжения поступают от двухканального источника питания +14 В/0 В/-14 В при максимальном выходном токе около 200 мА. Разработать регулируемый источник питания, обеспечивающий выходное напряжение 25В от входного источника переменного тока 50В, частотой 50Гц. В этом разделе мы рассмотрим стационарные регулируемые источники питания. Требование цепи регулируемого напряжения Назначение регулятора напряжения состоит в том, чтобы поддерживать напряжение в… Рассчитайте приблизительное выходное напряжение этой регулируемой схемы источника питания, величину тока через стабилитрон и (нерегулируемое) напряжение на конденсаторе емкостью 1000 мкФ. , все на холостом ходу: Показать ответ.Регулируемый источник питания с использованием стабилитронов для регулирования небольших величин тока. Самый дешевый подход — использовать стабилитрон. Таким образом, маломощный стабилитрон может регулировать базовое напряжение биполярного транзистора, который может пропускать через него огромный ток. Транзисторный регулятор напряжения, управляемый стабилитроном. Регулируемый стабилитроном источник питания постоянного тока. Дрейфовая скорость электрона. G LAB ZENER DIODE С РЕГУЛИРУЕМЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ, 3 МЕТРА: Amazon.in: Industrial & Scientific . На приведенном ниже рисунке показан фильтрованный источник питания постоянного тока, который вырабатывает постоянное напряжение 24 В, прежде чем оно будет снижено до 15 В стабилитроном.У меня входное напряжение 12В. Регуляторы с малым падением напряжения в канале ldos n. Протестировано. Название Количество Название Количество 1 Стабилитрон 1 (один) № Стабилитроны оцениваются по напряжению пробоя V z и максимальной мощности P z (обычно 400 мВт или 1,3 Вт). Я пытался сделать простой регулируемый источник питания, используя 4 диода (0,6 v), 2 резистора, 1 конденсатор, 1 трансформатор (15:1), 1 стабилитрон. Регулировка напряжения с использованием стабилитрона и транзистора производителя, поставщика и экспортера из Амбалы. Зенеровский диод — это особый тип диода, предназначенный для надежного протекания тока «в обратном направлении» при достижении определенного заданного обратного напряжения, известного как напряжение Зенера. . Зенеровские диоды изготавливаются с большим разнообразием стабилитронов, а некоторые даже с переменным напряжением. Промышленность и наука Здравствуйте, Войдите в систему. Это очень подходящий источник питания для небольших проектов, поскольку он может обеспечить любой выход питания, заменив только стабилитрон. Базовое напряжение транзистора Q1 поддерживается на относительно постоянном уровне на стабилитроне. Если мы используем двухполупериодный выпрямитель или двухполупериодный выпрямитель, мы преобразуем напряжение переменного тока (ACV) в напряжение постоянного тока (DCV).Здесь эта схема построена с мостовым выпрямителем и стабилитроном. Определение стабилитрона Работа стабилитрона Символ схемы стабилитрона VI Характеристики стабилитрона Применение стабилитрона Часто задаваемые вопросы. СРЕДНИЙ. Регулируемый источник питания Д.Х.Шукла. В качестве усилителя тока с ограниченными возможностями стабилитрона транзистор 2N3055 выполнен с использованием общей базы и снабжен радиатором. 2 IC-Voltage Regulator 7805 1(One) № Схема стабилитрона для БП с последовательным транзистором. Транзисторный теплоотвод может потребоваться, если выходной ток высок.Ток нагрузки питания I(L)

Экстремальный тур Monster Truckz — Рипли, Западная Вирджиния, South Kingsway Boat Launch События в Торонто, Шаблон табеля успеваемости детского сада Deped, Prtg Snmp Конфигурация, Кривая угла мощности в стабильности энергосистемы,

Стабилитрон — Academic Kids

От академических детей

Символ диода Зенера.

Обычный твердотельный диод не пропускает ток при обратном смещении (до напряжения пробоя).При превышении напряжения пробоя обычный диод разрушается при пробое из-за избыточного тока и перегрева. В случае прямого смещения (в направлении стрелки) падение напряжения на диоде составляет примерно 0,7 вольта. Падение напряжения зависит от типа диода.

Диод Зенера обладает почти такими же свойствами, за исключением того, что устройство специально разработано так, чтобы иметь значительно сниженное напряжение пробоя, так называемое напряжение Зенера . Диод Зенера содержит сильно легированный p-n переход, позволяющий электронам туннелировать из валентной зоны материала p-типа в зону проводимости материала n-типа. Диод Зенера с обратным смещением будет демонстрировать контролируемый пробой и пропускать ток, чтобы поддерживать напряжение на стабилитроне на уровне напряжения Зенера. Например, 3,2-вольтовый стабилитрон будет демонстрировать падение напряжения на 3,2 вольта при обратном смещении. Однако ток не неограничен, поэтому стабилитрон обычно используется для создания опорного напряжения для усилительного каскада или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.

Напряжение пробоя можно достаточно точно контролировать в процессе легирования. Доступны допуски в пределах 0,05%, хотя наиболее широко используемые допуски составляют 5% и 10%.

Эффект был открыт американским физиком Кларенсом Мелвином Зенером.

Другим механизмом, производящим аналогичный эффект, является лавинный эффект, как в лавинном диоде. Два типа диодов фактически сконструированы одинаково, и в диодах этого типа присутствуют оба эффекта.В кремниевых диодах до примерно 5,6 вольт эффект Зенера является преобладающим эффектом и показывает заметный отрицательный температурный коэффициент. Выше 5,6 вольт лавинный эффект становится преобладающим и имеет положительный температурный коэффициент.

В диоде на 5,6 В эти два эффекта проявляются вместе, а их температурные коэффициенты четко нейтрализуют друг друга, поэтому диод на 5,6 В лучше всего подходит для приложений, критичных к температуре.

Современные технологии производства позволяют производить устройства с напряжением ниже 5 В.6 вольт с незначительными температурными коэффициентами, но по мере того, как встречаются устройства с более высоким напряжением, температурный коэффициент резко возрастает. Диод на 75 вольт имеет коэффициент в 10 раз больше, чем диод на 12 вольт.

Все такие диоды обычно продаются под общим названием «стабилитроны». ca: Dode Zener da: Зенердиод de: Стабилитрон-диод fr: Диодный стабилитрон id: Диодный стабилитрон nl: Зенердиод пл: Диода Зенера

Как использовать источник опорного напряжения в качестве регулятора напряжения — Управление питанием — Технические статьи

Версия этого поста также была опубликована в Electronic Design.

Вам когда-нибудь приходилось смещать слаботочные нагрузки, и вы просто не хотели добавлять еще один регулятор напряжения? Или были в ситуации, когда вам нужен разумный уровень точности напряжения, поэтому простого делителя напряжения недостаточно?

В течение многих лет конструкторы использовали стабилитроны в качестве простого шунтирующего регулятора напряжения, как показано на рис. 1. С одним резистором устройство будет поддерживать фиксированное напряжение, определенное в процессе производства.

Рис. 1. Одиночный резистор и стабилитрон создают простую шину напряжения

Хороший стабилитрон работает хорошо, но если вы внимательно посмотрите на техпаспорт, то увидите, что для получения точного напряжения стабилитрона (Vz) вам потребуется более нескольких миллиампер.Чтобы сохранить точность, вы должны выбрать достаточно низкое значение последовательного резистора, чтобы гарантировать, что ток обратного смещения Зенера (Iz) находится в допустимом диапазоне. Как показано на рис. 2, этот диапазон может достигать 5 мА, особенно при использовании недорогих диодов без температурной компенсации.

Рисунок 2. Стабилитронам обычно требуется более нескольких миллиампер для достижения Vz

Закон Ома и закон Джоуля определяют потери мощности на шунтирующем резисторе, что влияет на общие потери в системе и температуру.Например, при входном напряжении 12 В при использовании стабилитрона на 2,5 В потребуется последовательный резистор 1,9 кОм, чтобы поддерживать 5 мА (при условии отсутствия тока нагрузки). Резистор 1,9 кОм с током 5 мА приводит к потерям на резисторе более 47 мВт. При напряжении 24 В потери превышают 100 мВт.

Опорное напряжение (также называемое эталоном ширины запрещенной зоны) обеспечивает ту же функциональность, что и стабилитрон, но требует гораздо меньшего тока для поддержания более точного напряжения. В то время как стабилитрон использует один pn-переход со специальным легированием для создания напряжения пробоя Зенера, источник опорного напряжения использует комбинацию транзисторов и использует pn-переход с положительным температурным коэффициентом вместе с транзисторами с отрицательным температурным коэффициентом для создания нулевого напряжения. — эталон температурного коэффициента.

Концепция и дизайн эталона ширины запрещенной зоны были представлены еще в 1970-х годах Бобом Видларом, когда он был разработчиком силовых интегральных схем (ИС). Хотя опорные напряжения часто используются из-за их точности напряжения (значительно менее 1%) в зависимости от температуры и времени, достижения в области полупроводниковых схем, процессов и корпусов привели к их новым приложениям.

Более дешевые опорные напряжения с более широким допуском (1% и 2%) открывают возможности их использования в приложениях, где они никогда ранее не рассматривались, приложениях, где вы можете использовать стабилитрон или регулятор напряжения.Использование источника опорного напряжения вместо стабилитрона связано с эффективностью и простотой.

Как показано на рис. 3, напряжение на источнике опорного напряжения становится хорошо регулируемым, когда Iz составляет всего 50 мкА. На рис. 3 показаны характеристики Texas Instruments (TI) LM4040 при 25°C, однако в техническом паспорте показана превосходная точность напряжения при смещении значительно ниже 100 мкА при температуре окружающей среды от -40°C до +125°C (это расширенная Q- температурная версия; нормальный диапазон промышленных температур составляет от -40°C до +85°C). Некоторые источники опорного напряжения работают при еще более низком токе, например, ATL431 и LM385.

Рис. 3. Эталонное напряжение TI LM4040 2,5 В

Используя тот же пример 12 В, что и выше, с 75 мкА для Iz вместо 5 мА, вы можете использовать резистор 126 кОм и поддерживать более точное напряжение. Использование резистора 126 кОм также позволяет реализовать потери мощности в резисторе менее 1 мВт, что значительно ниже потерь 47 мВт при использовании стабилитрона. Конечно, при подаче тока на нагрузку вам нужно будет выбрать резистор с меньшим сопротивлением, чтобы обеспечить ток нагрузки при сохранении необходимого Iz для регулирования изменений нагрузки.Как показано на рисунке 4, просто рассчитайте ток через шунтирующий резистор (Rs), где Ir = Iz + Iload, а затем определите размер шунтирующего резистора (Rs), используя закон Ома, R = (Vs-Vz)/Ir. Обязательно используйте наихудший ток нагрузки и примите во внимание допуски при выборе этого резистора.

Рис. 4. Расчет Rs для учета тока нагрузки в наихудшем случае при сохранении минимального значения Iz

Используя источник опорного напряжения с широким допуском, такой как 2% LM4040E от TI, вы можете получить стабилизирующее напряжение, превосходящее большинство стабилизаторов напряжения, по цене ниже, чем у обычного стабилизатора напряжения, и на уровне стабилитрона.Эти устройства также доступны в небольших корпусах SC70. Преимуществом использования источников опорного напряжения для приложений регулирования напряжения является их способность работать в очень больших диапазонах напряжения; опорное напряжение не заботится о напряжении, только о токе. Выбрав правильное значение шунтирующего резистора в зависимости от диапазона входного напряжения и выходного тока, вы можете поддерживать очень широкий диапазон с помощью простого решения.

На рис. 5 показан пример использования LM4040 для разработки слаботочной шины 5 В от входа 22–25 В для смещения входа 5 В на микросхему контроллера USB, для которой в худшем случае требуется всего 100 мкА. Выбранное значение резистора учитывает дополнительный ток смещения для нагрузки, которая не показана. Это приложение может использовать более дешевую версию 2% E устройства LM4040-N. Как видите, схема очень проста и мала при использовании пассивов 0402.

Рис. 5: Опорное напряжение LM4040, используемое для получения 5 В

Поскольку вам нужен более высокий ток, шунтирующий резистор должен быть больше, чтобы рассеять тепловые потери, вызванные падением напряжения.Максимальный ток через большинство эталонов напряжения находится в пределах от 10 мА до 30 мА, что ограничивает области применения.

Для более высоких токов можно использовать то же опорное напряжение с резистором смещения вместе с дополнительным транзистором, чтобы обеспечить необходимое падение напряжения между входом и выходом. Транзистор полевого транзистора с p-каналом, смещенный непосредственно от источника опорного напряжения, может обеспечивать гораздо более высокий ток, однако выходное напряжение (Vout) будет зависеть от тока нагрузки в зависимости от характеристик полевого транзистора R DS(on) . При добавлении усилителя ошибки (хорошо работает один операционный усилитель «от сети к шине») схема, показанная на рис. 6, измеряет Vout и сравнивает его с опорным напряжением, чтобы обеспечить хорошо стабилизированное напряжение при различных изменениях тока нагрузки и температуры.

Рис. 6. Источник опорного напряжения лежит в основе всех схем регулятора напряжения

Если убрать R2 (и закоротить R1), схема, показанная на рис. 6, обеспечит очень хорошо стабилизированное напряжение, равное напряжению опорного напряжения.Делители напряжения R1 и R2 позволяют настроить выход на любое напряжение, большее или равное опорному напряжению.

Источник опорного напряжения лежит в основе почти всех встроенных регуляторов напряжения. Вы можете спросить, если это так просто, зачем вообще использовать встроенный регулятор напряжения? Одна из причин заключается в том, что регулятор напряжения также включает в себя схему для контроля и ограничения тока нагрузки, а также контролирует температуру для защиты устройства и нагрузки в условиях отказа. Хотя разработчики могут проектировать и разрабатывают дискретные стабилизаторы опорного напряжения, зачастую более практично и экономично использовать один из многих доступных сегодня интегральных стабилизаторов напряжения.

Так что в следующий раз, когда вам понадобится слаботочное напряжение на шине, рассмотрите возможность использования эталонного напряжения.

Между прочим, значительные технические усовершенствования были достигнуты как в линейных, так и в импульсных регуляторах напряжения. При попытке разработать низковольтное напряжение от шины 5 В (или выше) Texas Instruments недавно выпустила большое семейство оптимизированных по стоимости и малых линейных регуляторов. Новый стабилизатор TLV702, показанный на рис. 7, поддерживает входное напряжение до 5,5 В и предлагает широкий диапазон вариантов напряжения, вывод отключения, и семейство доступно в очень маленьких корпусах.

Рис. 7. Семейство регуляторов TLV70 представляет собой еще одну экономичную альтернативу шунтирующим стабилизаторам на основе Зенера

С точки зрения импульсных регуляторов, в отрасли также были достигнуты значительные успехи в решениях как для слаботочных, так и для сильноточных регуляторов. Большой прогресс был достигнут благодаря автономным переключающим модулям, которые включают в себя все необходимые магнитные элементы и очень удобны для создания шин низкого напряжения. Эти небольшие модули также имеют преимущество в более низком уровне электромагнитных помех по сравнению с традиционными дискретными решениями, в основном основанными на соединениях с более низким импедансом между автономными высокоскоростными коммутационными узлами.В последнее время они стали очень популярными для производства местных железных дорог из-за простоты их использования и снижения стоимости за счет эффекта масштаба.

Семейство понижающих стабилизаторов TPS8208x очень маленькое (3,0 мм X 2,8 мм) и обеспечивает жестко регулируемое напряжение с выходным током до 3 А. Для входных напряжений до 36 В пост. тока рассмотрите LMZM23601. Этот небольшой модуль размером 3,8 мм X 3,0 мм может производить шины низкого напряжения с током до 1 А, а также доступны версии с более высоким током.

Выбор наилучшего решения по регулированию мощности для конкретного приложения всегда требует времени и усилий, и сегодня доступно больше решений, чем когда-либо. Здесь мы описали некоторые очевидные и некоторые не столь очевидные варианты дизайна, каждый из которых имеет свои тонкие, но часто критические преимущества, которые сильно различаются в зависимости от системного приложения.

Дополнительные ресурсы:

 

Стабилитроны — журнал DIYODE

Как они работают, как их использовать и как их не использовать.

Подавляющее большинство производителей, по крайней мере, слышали о диодах Зенера, хотя немногие на самом деле знают, что это такое и как их использовать.Существует общее мнение, что они являются своего рода регулятором напряжения, но часто на этом информация заканчивается. В некоторых кругах они считаются устаревшими и избыточными, и это понятно, учитывая преобладание высокоэффективных модулей импульсного регулятора, некоторые из которых меньше корпуса TO220. Добавьте к этому простоту доступа к более традиционным линейным регуляторам в небольших корпусах, таким как серия LM78LXX в корпусах TO92, и вы легко упустите из виду скромный стабилитрон.

Мы не думаем, что это справедливо.Несмотря на то, что они претендуют на звание самой старой формы регулятора напряжения, сегодня они так же актуальны, как и в момент их изобретения. Некоторое нежелание использовать их связано с тем, что они имеют другие соображения по сравнению с упомянутыми другими формами, поэтому мы собираемся рассмотреть их подробно, начиная с обзора обычных диодов, а затем переходя к миру стабилитронов.

Давным-давно, в самых ранних выпусках DIYODE, мы рассматривали обычные диоды, как они работают и для чего используются.«Обычный» — интересный термин здесь, потому что даже в категории обычных диодов существуют достаточно большие различия, поэтому «обычный» немного вводит в заблуждение. На самом деле мы имеем в виду «другие распространенные типы, кроме зенеров».

Обычные диоды обычно можно разделить на три категории: силовые, сигнальные и регулирующие. Силовые диоды знакомы большинству производителей. Они используются для того, чтобы убедиться, что ток течет только в одну сторону в цепи. Две основные причины для этого — выпрямление переменного тока (AC) в постоянный ток (DC).Другая основная причина заключается в защите цепи постоянного тока от неправильного подключения питания. Большинству цепей постоянного тока и многих компонентов это не нравится, и во многих случаях это приводит к повреждению.

Сигнальные диоды

почти такие же, за исключением того, что они рассчитаны на гораздо меньший ток. Они используются для управления потоком сигналов в маломощной цепи, а не для управления большой мощностью. Обычно они имеют меньшие размеры, чем их аналоги-выпрямители, часто из стекла.Большинство сигнальных диодов имеют ограничение по току 100 мА или меньше.

1N4004 по сравнению с 1N4148

В конечном счете, большинство электронных компонентов, да и само электричество, можно сравнить с водой в трубе. Диоды играют роль односторонних вентилей. Электричество может течь через них в одну сторону, но не в другую. Хотя существует множество способов изготовления диода, наиболее распространенным материалом является кремний. Независимо от материала подложки в материал добавляются легирующие химические вещества, которые затем соединяются.В качестве альтернативы, один кусок подложки может быть обработан различными легирующими химическими веществами для достижения того же результата, в зависимости от производственных процессов и набора характеристик, необходимых для конечного результата. Легирование, кстати, представляет собой добавление определенных химических веществ в следовых количествах, которые образуют соединения с атомами на поверхности основного материала и изменяют его свойства.

Какой бы ни была технология производства, легирование приводит к получению материалов типа «P» и материалов типа «N».Каждый из них соединен вместе, образуя соединение PN. Ток будет течь от материала типа «P» к материалу типа «N», но не наоборот. Ну, не наоборот, в большинстве случаев. Подробнее об этом позже. На диаграмме здесь показан PN-переход, состоящий из различных легированных слоев, и символ диода выровнен таким же образом. Обратите внимание, что треугольник образует стрелку в направлении текущего потока, которую вы можете представить себе как воронку. Ток может входить туда и выходить с другой стороны. Течение, идущее в обратном направлении, ударяется о кирпичную стену и останавливается.

Термины для этого: «прямое смещение», когда ток течет через диод от P к N, и «обратное смещение», когда ток представлен от N к P. Мы говорим «представленный», потому что, пока что-то не пойдет не так, он будет работать. т поток. Она остается потенциальной силой, а не кинетической. В большинстве диодов материал P называется «анод» и обозначается буквой «А». Материал N называется катодом и обозначается буквой «К». Между прочим, названия анод и катод восходят к работам Майкла Фарадея над электролитическими элементами, и история выбора каждого из них несколько запутана, но говорят, что название катод произошло от греческого слова «катодос», что означает «элемент». путь вниз» или «спуск».В этих ранних экспериментах ток не был полностью понят, и электроны не были идентифицированы. Вот почему обычный ток и поток электронов противоположны друг другу. Катод был «путем вниз» для тока в ячейку, что, как мы теперь знаем, было противоположным. Хотя греческое слово иногда упоминается как причина, по которой буква «К» представляет собой букву «К», оно, по-видимому, было присвоено через некоторое время после того, как слово «катод» стало использоваться, и, вероятно, происходит от немецкого написания «Катод», потому что «С» было связанные с конденсаторами, которые затем исследуются.

Если вы надавите на кирпичную стену с достаточной силой, она развалится или упадет. Вы, вероятно, не сможете сделать это только силой своего тела (если только это не очень слабая стена), но вы поняли. С диодами то же самое: у них есть предел того, сколько электричества может на них воздействовать, прежде чем они выйдут из строя. Как и в случае с кирпичной стеной, важно не только то, как сильно вы давите, но и насколько сильно. Ток в проводе ведет себя как скорость потока, когда речь идет о воде в трубе. Ампер эквивалентен литру в минуту или около того. Напряжение, с другой стороны, такое же, как давление в трубе. Итак, у диодов есть определенный ток, который они могут безопасно пропускать, но напряжение тоже имеет значение. Если «давление» превышено, диод поврежден.

Однако, если предел давления превышен в одностороннем клапане, когда давление против него, он сломается и позволит воде течь в неправильном направлении. То же самое относится и к диоду, и это указывается в таблицах данных как пиковое повторяющееся обратное напряжение (V PRR), рабочее пиковое обратное напряжение (V WPR) или блокирующее напряжение постоянного тока (V R).Существует также небольшой ток утечки, который протекает, когда диод смещен в обратном направлении, даже ниже его обратного предела. Это цитируется как пиковый обратный ток, обычно пишется как I RM. В то время как напряжение всегда указывается при обратном смещении, ток указывается при прямом смещении, помимо упомянутого тока утечки. Это ток, который обсуждался ранее, и это максимальный ток, который может выдержать диод, прежде чем он выйдет из строя. В спецификациях это указано как Максимальный средний прямой выпрямленный ток I F(AV). Это основные факторы, которые следует учитывать при выборе диода, но есть и еще один.

Все материалы рассеивают некоторую часть энергии и, следовательно, создают падение напряжения. Диод ничем не отличается. Хотя кремний является распространенным материалом для диодов, он имеет большее падение напряжения, чем другие. Большинство мощных диодов имеют падение напряжения от 0,6 В до 1,2 В в зависимости от типа диода и протекающего через него тока. Это указано в таблицах данных как V F. Обычно это нормально для мощных диодов, но об этом нужно подумать. Например, если у вас есть микросхема с минимальным надежным рабочим напряжением 4.5В, а питаете вы его от четырех батареек АА общим напряжением 6В, падение напряжения может стать проблемой.

Мы измерили с помощью мультиметра и анализатора полупроводников и обнаружили, что падение напряжения случайно выбранного 1N4004 составляет 0,7 В, но оно было измерено при 5 мА. Как показывают таблицы данных, при увеличении прямого тока падает и напряжение. Это быстро оставит вам мало места для разряда батарей при использовании 1N4004 в качестве защиты от обратной полярности. Напряжение питания должно быть достаточно высоким, чтобы справиться с падением напряжения на защитных диодах.

Сигнальные диоды

ведут себя примерно так же, и большинство кремниевых версий имеют такое же падение напряжения, как и их силовые аналоги. По этой причине некоторые сигнальные диоды могут быть изготовлены из экзотических материалов. Одним из самых популярных из них (и в данном случае это относительный термин) является германий. Этот полупроводниковый материал представляет собой металлоид (на самом деле не металл), подобный кремнию, и предшествует кремнию в области полупроводниковых устройств. В то время как кремний обладает свойствами, которые делают его желательным во многих случаях, германиевые диоды имеют прямое падение напряжения до 0.15В. Это делает его очень полезным для слабых сигналов, таких как радиоволны AM. Это германиевый диод, который находится в основе «кристаллических» радиоприемников.

Еще один терминодел, который может встретиться, это диод Шоттки. Это силовой диод, но он разработан с PN-переходом, состоящим из одного куска полупроводника и одного куска металла. Результатом этого является диод, который имеет значительно меньшее прямое падение напряжения, чем кремниевые диоды, и гораздо быстрее переключается между проводящим и непроводящим состояниями.Специализированные материалы, такие как германий, не указаны на принципиальных схемах, вместо этого полагаясь на номера в списках деталей, чтобы обеспечить правильное устройство. Однако диоды Шоттки имеют собственное обозначение.

Теперь о том, зачем вы сюда пришли. Стабилитроны занимают уникальное место в мире электроники. Есть два способа сделать их, и оба дают разные характеристики. Оба используют один и тот же символ на принципиальных схемах, и он выглядит неудобно близко к Шоттки. Однако у плеч есть только один угол, а не два, как у Шоттки, и направление их обратное.В диодах Зенера действуют два фактора. Один из них называется «Эффект Зенера», и он, как и само устройство, назван в честь Кларенса Зинера. Не углубляясь в электронику, валентность, дырки, пары и области, эффект Зинера возникает, когда электрическое поле позволяет «туннелю» электронов пересекать обедненную область PN-перехода.

Другим действующим фактором является лавинный срыв, который происходит более постепенно по сравнению с эффектом Зенера, но все же достаточно резкий. Лавинный пробой, опять же чрезмерно упрощенный, включает в себя ускорение свободных электронов и пропускание тока таким образом.И то, и другое происходит одновременно в любом стабилитроне, но эффект Зенера в основном проявляется при более низких напряжениях Зенера, тогда как лавинный пробой наиболее актуален выше этой точки. Порог варьируется между источниками, но большинство согласны с переходом между двумя эффектами 5 вольт. Это означает, что диоды, которые использует производитель, могут легко попасть в любую из этих категорий.

Стабилитроны

предназначены для обратного смещения выше их напряжения пробоя и не разрушаются. Они могут вполне успешно пропускать ток в обратном направлении, если их использовать в своих пределах.Это выбранное напряжение известно как напряжение стабилитрона, потому что стабилитроны по-прежнему имеют абсолютное обратное напряжение пробоя, после которого они будут разрушены. Это означает, что стабилитроны могут выступать в качестве основного регулятора напряжения. Любая разность потенциалов (напряжение) выше напряжения Зенера передается на землю, поэтому вольтметр, подключенный между анодом и катодом, будет показывать напряжение Зенера, а не напряжение питания. Аналогия с водой: вода течет в ведро с трубкой сбоку.

Вода наполняет ведро до самой горловины, но потом выходит.Независимо от того, сколько воды вливается, уровень воды в ведре остается неизменным. То есть, если вода втекает быстрее, чем может вытекать, но все аналогии в какой-то момент рушатся. Это будет эквивалентно превышению текущего лимита. На прилагаемой схеме источник питания 12В. Напряжение стабилитрона для стабилитрона составляет 9 В, а напряжение пробоя для силового диода составляет 400 В. Что произойдет при подаче питания?

Между анодами и катодами обоих диодов существует разность потенциалов.Поскольку силовой диод имеет гораздо более высокое напряжение пробоя, чем стабилитрон, через него не протекает ток, за исключением крошечного, игнорируемого (в большинстве случаев) тока утечки. Однако в Зенере все становится очень жарко, и идет дым. Если не повезет, стекло тоже выйдет, наверное, довольно быстро. Поэтому закройте глаза или наденьте защитные очки. К сожалению, использование стабилитрона не так просто, как подключение его с обратным смещением к источнику питания и использование большого количества низковольтных усилителей.

Как и большинство электронных устройств, стабилитроны рассчитаны на номинальную мощность. Как и обычные диоды в прямом смещении, стабилитрон может справиться только с таким большим током в обратном режиме. Вдобавок ко всему, в реверсивном режиме выделяется довольно много тепла, поэтому стабилитроны до сих пор делают со стеклянными корпусами. Пластиковая версия имеет тенденцию слишком легко плавиться, хотя существуют керамические и бакелитовые версии. Наиболее распространенные номиналы стабилитронов на розничном рынке — 1 Вт и 5 Вт. Множество других продуктов от торговых и коммерческих поставщиков. Это означает, что стабилитрон мощностью 1 Вт может рассеивать 1 Вт электроэнергии.Другими словами, если у вас есть 9-вольтовый стабилитрон и вы питаете его от источника 10 В, он может пройти 1 А. Однако это может быть не совсем так, поскольку устройства также имеют ограничения в таблицах данных, как и любые другие. Например, в таблице данных от On Semiconductor неповторяющийся пиковый обратный ток для стабилитрона 1N4739 9,1 В указан как 500 мА.

Загвоздка в том, что диоды в своей внутренней структуре не имеют возможности ограничивать себя по току. Как и силовой диод, если уж на то пошло. Если подключить 1N4004 с его пределом 1А последовательно с лампочкой 120Вт на 12В, то она выйдет из строя, скорее всего со взрывом.То же самое относится и к стабилитрону, но в то время как обычный диод использует нагрузку остальной части схемы для ограничения тока, стабилитрон по своей природе подключен через шины питания и, следовательно, может пропускать столько тока, сколько может обеспечить источник питания. Вот почему на приведенной выше диаграмме дым выходит наружу.

Кстати, для непосвященных, в электронной промышленности есть старая поговорка, что электронные компоненты делаются из дыма. Вместо ссылки на «дым и зеркала», что означает магию, это относится к тому факту, что часто компоненты выделяют дым, когда они выходят из строя, потому что это обычно связано со значительным нагревом и частичным сгоранием материалов внутри или на компоненте.Как только вы «выпустите дым», перегружая или иным образом уничтожая компонент, он больше не работает. Это привело к шутке о том, что компоненты сделаны из дыма, потому что, когда он выходит, они не делают того, что должны.

Хотя для практических целей стабилитрон выходит из строя при номинальном напряжении и пропускает ток при любом напряжении выше этого, реальность немного отличается. Существует определенный график, который представляет поведение стабилитрона, и один и тот же график не сильно отличается для разных устройств.Опустив единицы и пометив только оси именем значения, мы можем дать довольно универсальное представление.

Обратите внимание на небольшие изгибы с обеих сторон графика. Точка в области пробоя Зенера, где график начинает изгибаться, — это точка, где ток (ось x или вертикальная ось) упал до минимального значения. Y или горизонтальная ось показывает напряжение, так что часть графика может меняться между устройствами. Однако обратите внимание на тот факт, что существует напряжение, выше которого диод почти ничего не проводит.Это, однако, крошечное напряжение, и вы не будете создавать такую ​​ситуацию очень часто.

Температура влияет на стабилитроны другими способами. Из-за выделяемого тепла существует не только ограничение максимального тока, но и тепло может повлиять на номинальную мощность. Согласно уже цитированному техническому описанию On Semi, стабилитроны мощностью 1 Вт имеют температурный предел 50°C. При превышении этого значения номинальная мощность должна быть снижена (снижена) на 6,67 мВт/°C. Таким образом, при работе при 70°C разница составляет 20 x 6,67 = 133,4 мВт. Это немного, но это может быть, если температура поднимается, это также температура перехода, а не температура корпуса.

Эффект Зенера и лавинный пробой зависят от температуры. Эффект Зенера имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает, что при повышении температуры напряжение Зенера немного падает по сравнению с номинальным напряжением Зенера. Напротив, лавинный пробой имеет положительный температурный коэффициент, поэтому с увеличением температуры увеличивается и напряжение пробоя. График, который у нас есть, очень упрощен и представляет только концепцию, поскольку температурный коэффициент не только довольно сложный и изогнутый, но и данные часто отсутствуют в таблицах данных.

Температурные коэффициенты

, скорее всего, не будут проблемой для большинства производителей, особенно с учетом того факта, что ни графики, ни числа не приведены ни в техническом описании устройств On Semiconductor, ни в каких-либо других, которые нам удалось найти. Тем не менее, мы нашли несколько источников, в которых утверждается, что две кривые перекрываются при напряжении около 5,3 В и, по сути, компенсируют друг друга. По совпадению, одно и то же напряжение является местом пересечения эффектов стабилитрона и лавинного пробоя, что делает 5.6 В Зенера (ближайшее предпочтительное значение) хороший выбор, когда требуется стабильное опорное напряжение, и у вас есть возможность выбрать это напряжение, а не диктовать его схемой.

Как и многие другие компоненты, нецелесообразно и неэкономично изготавливать стабилитроны с любым возможным значением или с точным значением. Как правило, они доступны как в виде набора общих значений, так и допусков. На розничном рынке наиболее распространен допуск 5%. В таблице данных On Semiconductor для серии 1N47XX указано это вверху, а затем приведены минимальные, номинальные и максимальные значения для каждого напряжения в диапазоне.Обычные розничные напряжения составляют от 3,3 В до примерно 40 В, с некоторыми отклонениями. Ниже 10 В между каждым вольтом обычно доступно одно или два десятичных значения, после чего диапазон изменяется на целые вольты.

Чтобы использовать стабилитрон в качестве регулятора, должен быть установлен предел тока через него. В простейшем случае и, вероятно, в большинстве примеров это делается с помощью резистора. Вот и все, всего один старый скучный резистор, хотя он должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать ток.Бесполезно пытаться протащить 500 мА при 12 В через резистор из углеродной пленки 1/4 Вт. От этого тоже пойдет дым.

Выбор значения последовательного резистора RS не так прост, как расчет максимального тока через стабилитрон. На последовательном резисторе также есть падение напряжения, которое необходимо учитывать. Диод должен рассеивать минимально возможный ток, что иногда означает выбор большего последовательного резистора. Это может показаться нелогичным, поскольку мы привыкли, что резисторы должны быть как можно меньше, чтобы избежать потерь из-за рассеяния, но в этом случае это помогает рассеивать некоторую мощность в резисторе и полагаться на стабилитрон для регулирования.

При отсутствии подключенной нагрузки весь доступный ток протекает через стабилитрон. Эту ситуацию следует рассматривать как наихудший сценарий. Вдобавок к этому существует минимальное значение тока через диод, чтобы он мог поддерживать стабилизацию. Это зависит от напряжения Зенера, но в техническом описании серии указано от 0,25 до 1 мА. Некоторые тестовые условия для этих данных проводились при токе 4,5 мА, поэтому 5 мА — это безопасный выбор для минимальной нагрузки.

Чтобы рассчитать максимальный ток, проходящий через стабилитрон, мы делим его номинальную мощность в ваттах на напряжение стабилитрона, которое он рассеивает. Мы используем это уравнение:

С стабилитроном 9 В мощностью 1 Вт это 0,1111 А или 111 мА. Это не много!

Последовательный резистор RS рассчитывается по формуле:

Где V S — напряжение питания, V Z — напряжение стабилитрона, а I Z — ток через стабилитрон. При номинальном напряжении питания 12 В это дает нам 27 Ом.

Теперь, снова перестроив уравнение 1, мы можем вычислить номинальную мощность, необходимую этому резистору, умножив ток через него на напряжение, которое будет на нем, то есть 12 В питания минус 9 В стабилитрона, оставив 3 В.В итоге мы получаем 0,333 Вт, что означает, что резистор на 0,5 Вт должен подойти.

Однако стабилизаторы напряжения Зенера, подключенные таким образом, сильно зависят от постоянного тока нагрузки, поскольку любое изменение нагрузки влияет на падение напряжения на резисторе. Если падение напряжения меняется, а сопротивление, конечно, имеет фиксированное значение, закон Ома говорит нам, что ток через резистор должен измениться. Лучше всего использовать приведенное выше для расчета максимального тока, который может выдержать стабилитрон, а затем выяснить, какой ток он потребляет.Выберите резистор, чтобы дать этот ток плюс небольшой запас, и не более того. Если ток нагрузки будет колебаться, стабилитроны так далеко от окна. Второе уравнение прекрасно работает, если вместо максимального тока стабилитрона использовать ток нагрузки.

Конечно, зенеры наиболее ценны для производителя, когда нет необходимости делать большие вещи. Некоторые люди помнят первые дни светодиодных ламп в автомобилях. Многие версии плагинов для вторичного рынка, которые должны были заменить лампы накаливания, были сделаны довольно дешево.Они проектировались за границей на номинальную стоимость 12 В, если они были очень дешевыми, и, может быть, 14,4 В, если они были хорошими. Однако мощность автомобильного генератора редко бывает стабильной, и могут возникать всплески до 18 В. Некоторые из более дорогих ламп, когда они были вскрыты, имели внутри стабилитрон, чтобы справиться с этими шипами. Однако из-за текущих ограничений они обычно предназначались для освещения салона или приборной панели с небольшими требованиями к току. Для стоп-сигналов и индикаторов с количеством светодиодов до тридцати это было не так уж целесообразно.

Тем не менее, эта базовая схема стабилизатора по-прежнему прекрасно подходит для слаботочных приложений. В любой ситуации, когда требуется менее ста миллиампер или около того, может помочь стабилитрон, особенно если есть конструктивная причина для питания подсхемы более низким напряжением, чем основная цепь. Это может быть особенно верно для ситуаций, когда датчики 3,3 В используются в цепях 5 В или что-то подобное. В этом случае требования по току невелики, поэтому резистор не должен иметь такой большой мощности.

Хотя ограниченный ток нагрузки может сделать стабилитрон менее идеальным током нагрузки, он является идеальным устройством опорного напряжения. Левое расположение на диаграмме ниже показывает операционный усилитель, соединенный с делителем напряжения, состоящим из двух резисторов, в качестве опорного напряжения. Справа операционный усилитель, подключенный к опорному стабилитрону с токоограничивающим резистором.

В случае довольно распространенного делителя напряжения рассмотрим, что происходит внутри.Напряжение питания распределяется между двумя резисторами, а напряжение на их соединении составляет процент от напряжения питания. Это определяется соотношением двух резисторов. Если они одинаковы, опорное напряжение составляет половину напряжения питания. Если первый резистор в два раза больше второго, эталонное напряжение будет равно одной трети напряжения питания, а если первое в три раза меньше второго, эталонное напряжение будет составлять три четверти напряжения питания. Концепция продолжается.

Проблема здесь заключается в том, что если напряжение питания колеблется, что может случиться при включении сильноточной нагрузки или при нестабильном питании, опорное напряжение изменяется. Некоторые схемы не возражают против этого, но в других ситуациях это может быть проблемой. Операционный усилитель в большинстве случаев будет иметь достаточно широкое рабочее напряжение, чтобы он мог нормально работать, но если напряжение питания упадет, скажем, с 12 В до 10 В, то опорное напряжение изменится на 1 В. Это для примера с четным резистором, конечно.Это может вызвать ложное срабатывание в ситуации с компаратором или резко изменить усиление в других ситуациях.

При использовании стабилитрона в качестве эталона ничего не меняется независимо от питания. Используемый резистор предназначен для ограничения тока через диод и не имеет отношения к опорному напряжению. Если использовался стабилитрон на 5,6 В или 6,2 В (два стандартных значения, наиболее близкие к 6 В), напряжение могло упасть даже до 7 В, не влияя на опорное значение. Скорее всего, это повлияет на микросхему или схему, подающую входной сигнал, до того, как повлияет на опорное значение.Если вам нужна абсолютная стабильность опорного сигнала, вам может подойти стабилитрон. Кроме того, существует множество применений стабильных опорных напряжений помимо операционных усилителей.

Если вам нужно нечетное напряжение, можно «сложить» стабилитроны, соединив их последовательно. Когда это происходит, сумма напряжений Зенера складывается. Это может быть очень стабильный делитель напряжения или настраиваемый источник опорного напряжения или регулятор. Если вам нужно стабильное и точное опорное напряжение 13,8 В, обычное для аккумуляторов 12 В и автомобилей для тестирования и проектирования (хотя рабочее напряжение рассчитано на 14.4 В), то ваш выбор стандартных значений находится между стабилитроном на 13 В и 15 В.

Однако стабилитрона на 0,8 В нет в наличии, по крайней мере, мы не смогли его найти. Общие значения начинаются с 3,3 В. Чтобы получить 13,8 В, нам придется подойти к выбору довольно творчески. Вместо того, чтобы начинать с 13 В или даже 10 В, мы получили последовательные стабилитроны на 9,1 В и 4,7 В. Поскольку ток в последовательной цепи остается одинаковым, мы можем выбрать один резистор, и его не нужно будет менять, но рассеяние распределяется между устройствами, поэтому теперь у нас есть стабилитрон мощностью 2 Вт, а не 1 Вт. Последовательный резистор по-прежнему необходим, и его можно рассчитать так же, как и для базового регулятора.

Также допустимо использовать стабилитроны последовательно для целей делителя напряжения. Если, как в эталонном примере, вам нужны опорные напряжения, которые не изменяются, то серия стабилитронов может оказаться более полезной для вас, чем делитель напряжения на основе резистора. Это будет невосприимчиво к колебаниям напряжения питания до разумных пределов. Естественно, если подача упадет ниже наибольшего значения Зенера, возникнут проблемы.Однако, когда мы говорим о колебаниях напряжения питания, мы обычно имеем в виду довольно незначительные величины. Для чего-то большего где-то есть проблема, которую нужно решить.

Кстати, можно поставить и обычные диоды. На диаграмме изображен очень простой вольтметр, построенный из ряда кремниевых диодов. Каждый из них имеет падение напряжения около 0,7 В, поэтому каждый светодиод загорается, когда напряжение питания на 0,7 В выше, чем у предыдущего. Схема имеет ограниченное применение как есть, но все еще может служить измерителем заряда батареи для меньших напряжений.Нагрузка, которую он возлагает на аккумулятор, не будет достаточно высокой, чтобы дать истинную индикацию, поэтому он будет полезен только в том случае, если он будет подключен параллельно нагрузке, которую обычно питает аккумулятор. Схема может быть модифицирована несколькими дополнительными компонентами, чтобы сделать базовый измеритель VU (уровня звука).

Вы, наверное, уже догадались, что регуляторы Зенера не будут использоваться для питания вашего следующего электромобиля или двигателя с высоким крутящим моментом. Используемые ограничения по току малы, а потери несколько высоки. Однако добавление вспомогательных компонентов может увеличить возможности стабилитрона.Показанный здесь пример называется «последовательным регулятором напряжения», потому что компонент, обеспечивающий регулирование шины питания, включен последовательно с нагрузкой. Большинство схем регуляторов, которые мы видим в Интернете, в той или иной форме представляют собой последовательные регуляторы. Однако вы, возможно, уже задаетесь вопросом, что регулятор является транзистором? Да, именно так мы получаем полезный ток от стабилитрона.

Хотя эта схема является основой электроники, существует множество форм и вариаций. Однако у них много общего.Напряжение от источника подается на коллектор транзистора Q1, которым может быть любой из большого выбора NPN-транзисторов. Источник питания также подключен к резистору, который ограничивает ток базы транзистора. Однако, поскольку стабилитрон подключен между базой и землей, напряжение на базе поддерживается на уровне напряжения стабилитрона, ток которого ограничивается резистором. Это делает его невосприимчивым к изменениям напряжения питания, и его легче зафиксировать на значении, чем резисторный делитель напряжения.Если бы резистор был подключен к базе без стабилитрона, база была бы почти под напряжением питания, поскольку ток от базы к эмиттеру крошечный.

Таким образом, транзистор пропускает только то напряжение, которое находится на его базе, за вычетом падения напряжения база-эмиттер, которое составляет около 0,6 В для большинства распространенных транзисторов, но может быть больше для более мощных. Обратитесь к даташитам для этого. Хотя мы склонны думать о транзисторах как об усилителях тока, такое устройство называется эмиттерным повторителем, и напряжение на эмиттере отражает напряжение на базе за вычетом обсуждаемого падения напряжения.

Другими важными компонентами являются C1, который является стандартным фильтрующим конденсатором, используемым в большинстве цепей питания, и C2, который помогает свести к минимуму колебания стабилитрона. На выходе есть еще два фильтрующих конденсатора. Ограничение по току — это предел выбранного транзистора, немного сниженный для безопасности. Для этой схемы мы выбрали BD139, хотя мы его не собираем, а просто показываем значения. Чтобы отрегулировать 5 В от 12 В, мы используем стабилитрон на 5,6 В, чтобы справиться с падением напряжения база-эмиттер. Эта схема с установленным радиатором должна комфортно подавать ток 1 ампер.

Мы рассчитываем R S таким же образом, как и до сих пор, с напряжением питания минус напряжение Зенера, но на этот раз мы можем рассчитать номинальный ток, потому что нет никакой нагрузки, кроме тока, достаточного для поддержания стабилизации Зенера.

Чтобы минимизировать потери, мы можем сделать этот ток около 10 мА. В результате получается 640 Ом, так что ближайшее значение 620 Ом вполне подойдет. Просто помните правило порядка операций. Сначала скобки и степени, потом деление и умножение, потом сложение и вычитание.

Если вы введете 12 — 5,6 ÷ 0,01, калькулятор сначала сделает 5,6 ÷ 0,01, а затем вычтет это из 12. Чтобы он работал на калькуляторе, либо сначала вычтите 5,6 из 12, а затем разделите результат (либо с помощью клавиши NAS или повторным вводом) на 0,01, или просто добавить скобки, вот так: (12 — 5,6) ÷ 0,01

Интересно, что регулирование от почтенных регуляторов серии LM78XX также включает стабилитроны. Вот внутренняя схема LM7805. Несмотря на то, что существует множество транзисторов и компонентов с перекрестными соединениями, обеспечивающих очень стабильное регулирование, внимательно посмотрите на левую часть диаграммы и посмотрите, не узнаете ли вы что-нибудь.

ДИАГРАММА ПРЕДОСТАВЛЕНА: ST Microelectronics

Хотя стабилитроны в качестве стабилизаторов уже не очень востребованы. При правильном использовании они так же полезны сейчас, как и тогда, когда не было других вариантов.

Одна из причин, по которой мы не представили регулятор напряжения в сборе, заключалась в том, что он не дает никаких преимуществ по сравнению с простой установкой LM7805 или, что еще лучше, крошечных импульсных регуляторов, доступных сейчас с той же схемой расположения выводов и габаритами, что и серия LM78XX.Полезно знать, как это работает, и однажды у вас вполне может появиться причина его создать. Возможно, для нестандартного напряжения или для управления действительно большим транзистором и обеспечения большого тока.

В качестве референсов Зенер найдет больше применения для производителя. Они стабильны и достаточно точны, предлагая те же преимущества, что и резисторные делители напряжения, подключенные к источнику питания. Возможно, прочитав это, вы никогда не будете использовать стабилитроны, или они могут появиться в ваших проектах, когда раньше не собирались.Трудно сказать, но, надеюсь, вы что-то вынесли из этого и оценили эти недооцененные компоненты.

Как использовать стабилитроны

AN008 — Как использовать стабилитроны
 Эллиот Саунд Продактс АН-008
Род Эллиотт (ESP)
Обновлено в декабре 2021 г.
Основной индекс Приложение. Примечания Индекс
О Zeners Стабилитроны

очень часто используются для основных задач регулирования напряжения.Они используются как дискретные компоненты, а также в ИС, требующих опорного напряжения. Диоды Зенера (также иногда называемые диодами опорного напряжения) действуют как обычные кремниевые диоды в прямом направлении, но рассчитаны на пробой при определенном напряжении при воздействии обратного напряжения.

Это делают все диоды, но обычно при непредсказуемом и слишком высоком напряжении для обычных задач регулирования напряжения. В диодах Зенера используются два различных эффекта. ..

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

При напряжении ниже 5,5 В преобладает эффект Зенера, а при напряжении 8 В и выше преобладает лавинный пробой. Хотя я не собираюсь вдаваться в подробности, в Сети есть много информации (см. Ссылки) для тех, кто хочет узнать больше. Поскольку эти два эффекта имеют противоположные тепловые характеристики, стабилитроны при напряжении, близком к 6 В, обычно имеют очень стабильные характеристики по отношению к температуре, поскольку положительный и отрицательный температурные коэффициенты компенсируются.

Очень высокая термическая стабильность может быть достигнута путем последовательного включения стабилитрона с обычным диодом. Здесь нет жестких и быстрых правил, и обычно требуется выбор устройства, чтобы комбинация была максимально стабильной. Для работы с диодом можно выбрать стабилитрон на 7-8 В, чтобы компенсировать температурный дрейф. Излишне говорить, что переходы диода и стабилитрона должны находиться в тесном тепловом контакте, иначе компенсация температуры не будет успешной.

Стабилитрон — это уникальное полупроводниковое устройство, которое в отличие от любого другого компонента удовлетворяет многим различным требованиям.Аналогичным устройством (которое по сути является специализированным стабилитроном) является диод TVS (ограничитель переходного напряжения). Однако, в отличие от стабилитронов, существует несколько альтернатив TVS-диодам. ИС прецизионного опорного напряжения можно рассматривать как аналогичные стабилитронам, но это не так — это ИС, использующие опорную запрещенную зону (обычно около 1,25 В). Это ИС, содержащие множество внутренних частей. Стабилитрон представляет собой цельную деталь с одним PN-переходом.


Использование стабилитронов

По непонятным мне причинам в Инете почти нет информации по именно как пользоваться стабилитроном.Вопреки тому, что можно было бы ожидать, существуют ограничения на правильное использование, и если их не соблюдать, производительность будет намного хуже, чем ожидалось. На рис. 1 показаны стандартные характеристики стабилитрона, но, как и почти на всех подобных диаграммах, важная информация опущена.


Рис. 1. Проводимость стабилитрона

Так чего не хватает? Важная часть, которую легко упустить, заключается в том, что наклон участка разбивки равен , а не прямой линии . У стабилитронов есть то, что называется «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 весьма нестабильно. Он довольно сильно меняется при небольших изменениях тока, поэтому важно, чтобы стабилитрон работал выше колена, где наклон наиболее линейный.

В некоторых спецификациях указано значение динамического сопротивления, которое обычно указывается на уровне около 0,25 от максимального номинального тока. Динамическое сопротивление может составлять всего пару Ом при таком токе, при этом напряжение стабилитрона около 5-6 В дает наилучший результат. Обратите внимание, что это также совпадает с лучшими тепловыми характеристиками.

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

В = R × I   = 10 Ом & зубцы; 10 мА = 0.1В (или 100мВ)

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

В спецификациях производителей часто указывается динамическое сопротивление как при колене, так и при заданном токе. Стоит отметить, что в то время как динамическое сопротивление стабилитрона может составлять всего 2-15 Ом при 25% от максимального тока (в зависимости от напряжения и номинальных мощностей), оно может быть более 500 Ом на колене, как и у стабилитрона. стабилитрон начинает ломаться. Фактические цифры зависят от напряжения пробоя: высоковольтные стабилитроны имеют гораздо более высокое динамическое сопротивление (на всех участках кривой пробоя), чем низковольтные. Точно так же детали с большей мощностью будут иметь более низкое динамическое сопротивление, чем версии с меньшей мощностью (но требуют большего тока для достижения стабильной рабочей точки).

Наконец, полезно посмотреть, как определить максимальный ток для стабилитрона, и установить эмпирическое правило для оптимизации тока для достижения наилучшей производительности. В спецификациях стабилитрона обычно указан максимальный ток для различных напряжений, но его можно очень легко вычислить, если у вас нет спецификации 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 А = 74 мА (при 25°C)

Как отмечено в примечании к приложению «Транзисторный стабилитрон» (AN-007), для оптимальной работы стабилитрона лучше всего поддерживать ток на максимальном уровне 0,5 от номинального тока, поэтому стабилитрон 27 В / 2 Вт не должен работать при токе более 37 мА. Идеальным является 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 наилучшем свете, и, следовательно, это рекомендуемый рабочий ток.

Хотя в этом нет ничего сложного, это показывает, что в (не очень) скромном стабилитроне есть нечто большее, чем новички (а также многие профессионалы) склонны осознавать. Только понимая компонент, который вы используете, вы можете добиться от него наилучшей производительности.Конечно, это относится не только к стабилитронам — большинство (так называемых) простых компонентов имеют характеристики, о которых многие люди не подозревают.

Помните, что стабилитрон во многом 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 самой положительной точке цепи.


Зажимы Зенера

Часто необходимо применять зажим, чтобы предотвратить превышение переменного напряжения заданного значения. На рис. 2 показаны два способа, которыми вы можете попытаться это сделать. Первый явно неправильный — пока он будет работать как фиксатор, пиковое выходное напряжение (на стабилитронах) будет всего 0,65В. Стабилитроны действуют как обычные диоды с обратной полярностью, поэтому первая цифра идентична паре обычных диодов.


Рис. 2. Зажим переменного тока с стабилитроном

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

Важно помнить, что стабилитроны идентичны стандартным диодам ниже их напряжения стабилитрона — на самом деле обычные диоды могут использоваться в качестве стабилитронов. Фактическое напряжение пробоя обычно намного выше, чем обычно полезное, и каждый диод (даже из одного и того же производственного цикла) будет иметь различное 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 одну из самых важных величин — динамическое сопротивление. Это полезно, потому что оно говорит вам, насколько хорошо стабилитрон будет регулироваться, и (с небольшими расчетами) какие пульсации вы получите, когда стабилитрон питается от типичного источника питания. Пример расчета показан ниже.

Если вы хотите измерить динамическое сопротивление для себя, это довольно легко 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 типов с более высоким напряжением. 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, убедившись, что начальный и конечный испытательные токи находятся в пределах линейной части характеристики 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.Если это вообще возможно, испытания должны быть очень короткими с использованием импульсов, но это очень сложно без специального оборудования.

Следующие данные являются полезным кратким справочником по стандартным стабилитронам мощностью 1 Вт. Основная информация взята из технического паспорта Semtech Electronics для стабилитронов серии 1N47xx. Обратите внимание, что суффикс «A» (например, 1N4747A) означает, что допуск составляет 5 %, а стандартный допуск обычно составляет 10 %. Напряжение Зенера измеряется в условиях теплового равновесия и испытаний постоянным током при указанном испытательном токе (I zt ).

Обратите внимание, что 6,2-вольтовый стабилитрон (1N4735) имеет самое низкое динамическое сопротивление из всех представленных и, как правило, также имеет близкий к нулю температурный коэффициент. Это означает, что это одно из лучших значений для использования там, где требуется довольно стабильное опорное напряжение. Поскольку это такое полезное значение, оно выделено в таблице. Если вам нужен действительно стабильный источник опорного напряжения , то не используйте стабилитрон, а вместо этого используйте специальную прецизионную микросхему опорного напряжения. Или вы можете использовать одну из схем, показанных ниже — вы можете получить удивительно высокую стабильность с помощью правильных методов.

Таблица 1 — Характеристики Zener, 1n4728-1n4764
  1. I Zt = испытательный ток стабилитрона
  2. R Zt = динамическое сопротивление при указанном испытательном токе
  3. R Z = динамическое сопротивление при токе, указанном в следующем столбце (ток колена (мА))
  4. Ток утечки = ток через стабилитрон ниже колена 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 непрерывный ток при условии, что провода на расстоянии 10 мм от тела имеют температуру 25°C (на практике маловероятно)


Рис. 3. Снижение номинальных характеристик стабилитрона из-за температуры

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

Стабилитроны

можно использовать последовательно либо для увеличения допустимой мощности, либо для получения напряжения, которое иначе невозможно. Не используйте стабилитроны параллельно, так как они не будут распределять ток поровну (помните, что большинство из них имеют допуск 10%). Стабилитрон с более низким напряжением будет «поглощать» ток, перегреваться и выходить из строя. При последовательном использовании старайтесь, чтобы напряжение отдельных стабилитронов было близким к одному и тому же, так как это гарантирует, что оптимальный ток через каждый из них находится в оптимальном диапазоне. Например, использование стабилитрона на 27 В последовательно со стабилитроном на 5,1 В было бы плохой идеей, потому что оптимальный ток через оба не может быть легко достигнут.


Использование стабилитронов

Использование стабилитронов в качестве регуляторов достаточно просто, но есть некоторые вещи, которые вам нужно знать, прежде чем вы все подключите. Типичная схема показана ниже для справки и не предназначена для каких-либо конкретных целей — это просто пример. Обратите внимание, что если вам нужен двойной источник питания (например, ± 15 В), то схема просто дублируется для отрицательного источника питания, при необходимости меняя полярность стабилитрона и C1. Мы будем использовать стабилитрон мощностью 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).


Рис. 4. Типовая схема стабилизатора Зенера

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

  1. Напряжение источника — например, от источника питания усилителя мощности (включая любые пульсации напряжения)
  2. Максимальное и минимальное значения напряжения источника — будет варьироваться в зависимости от напряжения сети, тока нагрузки и пульсаций
  3. Желаемое регулируемое напряжение — желательно с использованием стандартного стабилитрона.Мы будем использовать 15В
  4. Ток нагрузки — ожидаемый потребляемый ток схемы, питаемой от источника питания, регулируемого стабилитроном.

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 максимума, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность. Если напряжение источника изменяется в широком диапазоне, может оказаться невозможным успешно использовать простой стабилитрон.

Предположим, что источник напряжения 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, так что мы можем сделать расчеты. Vs — напряжение источника, Is — ток источника, Iz — ток стабилитрона, I L — ток нагрузки, а Rs — сопротивление источника.

Iz (макс.) = 30 мА (наихудший случай, отсутствие нагрузки на источник питания и максимальное сетевое напряжение)
I L = 10 мА (ток, потребляемый операционными усилителями)
Is (макс.) = 40 мА (опять же, наихудший случай, общий ток от источника)

Из этого мы можем вычислить сопротивление рупий. Напряжение на Rs составляет 23 В, когда напряжение источника максимально, 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 по-прежнему достаточно тока стабилитрона…

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

Если вычесть ток нагрузки (10 мА для ОУ), у нас останется ток стабилитрона 16 мА, поэтому регулирование будет вполне приемлемым, и стабилитрон не будет нагружен. 575 Ом не является стандартным значением, поэтому вместо него мы будем использовать резистор на 560 Ом. Нет необходимости пересчитывать все заново, потому что изменение небольшое, и мы позаботились о том, чтобы с самого начала проект был консервативным.Следующим шагом является определение наихудшего случая мощности, рассеиваемой на резисторе источника Rs …

.
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 использовать резистор с проволочной обмоткой на 5 Вт. Точно так же, как была рассчитана мощность резистора, рекомендуется перепроверить рассеяние стабилитрона в наихудшем случае. Можно отключить операционные усилители, и в этом случае стабилитрону придется поглощать все 41 мА, поэтому рассеиваемая мощность составит 615 мВт.Это выше, чем цель, установленная в начале этого упражнения, но находится в пределах рейтинга 1 Вт стабилитрона и никогда не будет проблемой в долгосрочной перспективе. Нормальное рассеивание в наихудшем случае составляет всего 465 мВт при подключенных операционных усилителях, и это вполне приемлемо.

На рис. 4 показан конденсатор емкостью 220 мкФ, подключенный параллельно стабилитрону. Это делает , а не заметной разницей в выходном шуме, потому что импеданс (иначе динамическое сопротивление) стабилитрона очень низкий. Мы использовали пример стабилитрона на 15 В, поэтому ожидаем, что его импеданс 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 схеме, или, в случае операционных усилителей, гарантировать, что импеданс питания остается низким, по крайней мере, до 2 МГц или около того.

Поскольку стабилитроны имеют динамическое сопротивление, на выходе будут пульсации. Его можно рассчитать на основе входной пульсации, изменения тока источника и динамического сопротивления стабилитрона.Предположим, что в напряжении источника есть пульсации 2V PP. Это означает, что ток через Rs будет варьироваться 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 среднеквадратичное значение)

При условии, что активная схема имеет хороший коэффициент ослабления 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 3-выводной регулятор или емкостной умножитель, чем использовать любой из установленных методов уменьшения пульсаций. Наиболее распространенным из них является использование двух резисторов вместо резисторов R и установка конденсатора с высоким номиналом (не менее 470 мкФ) между соединением резисторов и землей. Это уменьшит пульсации до значения значительно ниже 1 мВ, в зависимости от размера дополнительного конденсатора.


Максимальная стабильность (эталонное напряжение)

Обводка стандартного резистора стабилитрона подвержена большим колебаниям тока и рассеиваемой мощности при изменении входного напряжения. Простая схема обратной связи может помочь поддерживать очень стабильный ток через стабилитрон и, следовательно, обеспечить более стабильное опорное напряжение.Как обсуждалось ранее, стабилитрон на 6,2 В имеет очень низкий тепловой коэффициент напряжения, и если мы сможем обеспечить стабильный ток, это еще больше улучшит стабилизацию напряжения. Питание стабилитрона от источника тока является стандартной практикой при изготовлении ИС, и это достаточно легко сделать и в дискретных конструкциях.

Обратите внимание, что все показанные схемы (за исключением рис. 7a) предназначены для подачи опорного напряжения на нагрузку с высоким импедансом. Если требуется значительный выходной ток, выходы должны быть буферизованы операционным усилителем с малым смещением.Это не требуется при условии, что ток нагрузки составляет не более 1/10 th тока стабилитрона (около 250 мкА для всех, кроме рис. 5а).

Схемы, показанные ниже, относятся к источникам питания , а не к источникам питания , но они обеспечивают фиксированное опорное напряжение для источника питания или других схем, которым может потребоваться стабильное напряжение (например, компаратор). Схемы хорошо конкурируют со специализированным прецизионным источником опорного напряжения, и они удивительно хороши для многих приложений (кроме Рисунка 5a, который имеет худшие характеристики из всех).В каждом случае изменение напряжения отображается как Δ, что указывает на изменение во всем диапазоне входного напряжения (от 10 до 30 В).


Рис. 5. «Обычный» в сравнении с обычным. Цепь стабилитрона JFET CCS

Стандартный стабилитрон (а) покажет типичное изменение напряжения примерно на 85 мВ при входном напряжении 10-30 В, при изменении тока стабилитрона от 1,7 мА до более 15 мА. Это значительно хуже, чем у стабилизированных версий (включая JFET), но может вообще не представлять проблемы, если входное напряжение уже достаточно стабильно.Источник тока JFET (b) является значительным улучшением. Было бы лучше с JFET, оптимизированным для линейной работы, но их становится очень трудно достать. Я выбрал J112, так как они все еще легко доступны, но значение R1b может потребоваться изменить, чтобы получить пригодный для использования ток стабилитрона (около 2,5 мА).

Сравните схемы (a) и (b) на рис. 5, и сразу станет ясно, что напряжение от стабилизированной версии JFET (b) должно быть более стабильным, даже при больших колебаниях входного напряжения.Смоделировано в диапазоне напряжений от 10 В до 30 В и изменении напряжения на стабилитроне на 1,9 мВ в (b), и из этого следует, что ток стабилитрона и рассеиваемая мощность стабилитрона практически не изменяются во всем диапазоне напряжений. Это также означает, что подавление пульсаций чрезвычайно велико, поэтому с добавлением дешевого JFET мы можем приблизиться к реальной прецизионной схеме опорного напряжения.

На рис. 6 токовые зеркала (Q2b и Q3b) питаются от источника тока (Q1b), который получает опорное значение от стабилитрона, поэтому существует замкнутый контур, и изменение тока через сам стабилитрон может быть очень небольшим.Показанные схемы не могут «самозапускаться» без R4, потому что для Q1 нет доступного базового тока, пока схема не сработает. R4 обеспечивает ток, достаточный для начала проводимости, после чего работа становится самоподдерживающейся.


Рис. 6. Цепи прецизионного стабилитрона CCS

Использование прецизионного источника постоянного тока (CCS) для обеспечения тока стабилитрона повышает производительность по сравнению с JFET. Моя исходная схема показана на (а), а очень небольшое изменение, показанное на (б), еще больше улучшает ситуацию ¹, при этом изменение стабилитрона уменьшается до 455 мкВ в диапазоне входного напряжения 10–30 В. Обратите внимание, что они были проанализированы с помощью моделирования, но я также построил схему (результаты показаны ниже).

При показанных значениях ток стабилитрона составляет всего 2,5 мА, что противоречит приведенным выше рекомендациям. Однако увеличение тока стабилитрона не сильно помогает, но увеличивает рассеяние на транзисторах. Например, если R1 уменьшить до 1 кОм, ток стабилитрона увеличится до 5,4 мА, рассеивание на Q1 и Q3 удвоится, но стабилизация улучшится лишь незначительно.

R4 необходим, чтобы схема могла запускаться при подаче напряжения, но, к сожалению, это отрицательно влияет на производительность. Более высокое сопротивление уменьшает эффекты, но может привести к ненадежному запуску. Модификация, показанная в (b) выше, имеет лучшую производительность, чем моя оригинальная, и является рекомендуемым соединением для оптимальной производительности.

¹  Идею изменить подключение R4 предложил читатель, называющий себя «Вольт Секунда». Я выражаю свою благодарность, так как это заметно улучшает производительность.


Рис. 7. Цепь стабилитрона операционного усилителя

Версия операционного усилителя (a) немного странная. Сам операционный усилитель имеет как отрицательную, так и положительную обратную связь , а стабилитрон обеспечивает отрицательную обратную связь, когда он проводит. Схема основана на PSRR операционного усилителя для минимизации колебаний напряжения, а ток стабилитрона является фиксированным значением, основанным на напряжении стабилитрона и резисторе на землю (R3). Конфигурация схемы означает, что выходное (опорное) напряжение в два раза больше, чем у стабилитрона, но его можно изменить в небольшом диапазоне, изменяя один или оба резистора обратной связи (R1, R2).Хотя показано с TL071, операционный усилитель с лучшим PSRR повысит точность. Одна вещь, которая не идеальна, — это напряжение стабилитрона. Установив, что стабилитрон на 6,2 В лучше всего подходит для термостабильности, он обеспечит выходное напряжение 12,4 В. R1a и R2a могут отличаться только на небольшую величину, прежде чем схема начнет работать неправильно. Эта схема имеет одно важное преимущество перед другими: операционный усилитель может обеспечивать выходной ток, не влияя на ток стабилитрона.

Программируемый стабилизатор опорного/шунтового напряжения TL431 так хорош, как и следовало ожидать.ИС будет работать с катодным током всего 1 мА, с максимальным током 100 мА, при условии, что предел рассеиваемой мощности не превышен. В смоделированном виде это очень хорошо, но в «реальной жизни» может быть по-другому. Также необходимо учитывать колебания температуры (обычно 4,5 мВ/°C).

На этот раз я провел лабораторные испытания схем, показанных на рис. 6, и обнаружил, что выходное напряжение изменилось всего на 1,7 мВ при изменении входного напряжения от 10 В до 25 В (113 мкВ/В). Это приводит к затуханию колебаний входного напряжения, близкому к 79 дБ.Я не сопоставлял транзисторы и использовал резисторы с допуском 5%, чтобы получить «наихудший» результат. Учитывая, что стабилитрон сам по себе будет варьироваться не менее чем на 86 мВ в том же диапазоне напряжений, это довольно хороший результат. Ток питания изменился всего на 35 мкА/В. Измеренная производительность не так хороша, как при моделировании, в основном потому, что в симуляторе идеально подобраны транзисторы и резисторы с допуском 0%. Я не стал возиться с транзисторами или резисторами в симуляциях.

В действительности маловероятно, что вам когда-либо понадобится какой-либо из более сложных стабилитронов, и они включены сюда исключительно для полноты картины. Большинство людей будут использовать TL431 или другой регулируемый источник опорного напряжения (например, LM4040, LM329, LM113 и т. д.), если требуется высокая производительность, но вам нужно поэкспериментировать, чтобы найти оптимальное решение для вашего приложения.


Каталожные номера
1 Обратное смещение/пробой. Обсуждение явления, когда диод имеет обратное смещение/пробой.Bill Wilson
2  RadioElectronics. com — Обзор стабилитрона
3  Архив технических данных — BZX2C16V Микрокоммерческие компоненты Стабилитрон 2 Вт, от 3,6 до 200 вольт.
4   Теория стабилитронов — руководство OnSemi HBD854/D (Больше не поставляется OnSemi.)


Основной индекс Приложение. Примечания Алфавитный указатель
Тип В Z (ном.) I Zt мА R Zt Ом при
Испытательный ток
R Z Ом при
Ток колена
Колено
Ток
(мА)
Утечка
мкА
Утечка
Напряжение
Пик
Ток (мА)
Прод.
Ток (мА)
1N4728 3,3 76 10 400 1 150 1 1375 275
1N4729 3,6 69 10 400 1 100 1 1260 252
1N4730 3,9 64 9,0 400 1 100 1 1190 234
1N4731 4. 3 58 9,0 400 1 50 1 1070 217
1N4732 4,7 53 8,0 500 1 10 1 970 193
1N4733 5.1 49 7,0 550 1 10 1 890 178
1N4734 5.6 45 5,0 600 1 10 2 810 162
1N4735 6,2 41 2,0 700 1 10 3 730 146
1N4736 6,8 37 3,5 700 1 10 4 660 133
1N4737 7.5 34 4,0 700 0,5 10 5 605 121
1N4738 8,2 31 4,5 700 0,5 10 6 550 110
1N4739 9,1 28 5,0 700 0,5 10 7 500 100
1N4740 10 25 7. 0 700 0,25 10 7,6 454 91
1N4741 11 23 8,0 700 0,25 5 8,4 414 83
1N4742 12 21 9,0 700 0,25 5 9,1 380 76
1N4743 13 19 10 700 0.25 5 9,9 344 69
1N4744 15 17 14 700 0,25 5 11,4 304 61
1N4745 16 15,5 16 700 0,25 5 12.2 285 57
1N4746 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 22 11. 5 23 750 0.25 0.25 5 16.7 205
205 41
7 1N4749 24 10.5 25 750 0,25 5 18,2 190 38
1N4750 27 9,5 35 750 0,25 5 20,6 170 34
1N4751 30 8,5 40 1000 0,25 5 22,8 150 30
1N4752 33 7.5 45 1000 0,25 5 25,1 135 27
1N4753 36 7,0 50 1000 0,25 5 27,4 125 25
1N4754 39 6,5 60 1000 0,25 5 29,7 115 23
1N4755 43 6. 0 70 1500 0,25 5 32,7 110 22
1N4756 47 5,5 80 1500 0,25 5 35,8 95 19
1N4757 51 5,0 95 1500 0,25 5 38,8 90 18
1N4758 56 4.5 110 2000 0,25 5 42,6 80 16
1N4759 62 4,0 125 2000 0,25 5 47,1 70 14
1N4760 68 3,7 150 2000 0,25 5 51,7 65 13
1N4761 75 3.3 175 2000 0,25 5 56,0 60 12
1N4762 82 3,0 200 3000 0,25 5 62,2 55 11
1N4763 91 2,8 250 3000 0,25 5 69,2 50 10
1N4764 100 2. 5 350 350 3000 0.25 0.25 5 76.0 45 9
9
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и © 2004.Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и защищена авторскими правами © Rod Elliott 30 июня 2005 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.