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

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

Стабилитрон — 5.1В 1Вт

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

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

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.

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

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

Набор изобретателя SparkFun — версия 3.

** 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…

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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

, 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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.)

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

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