Для многих электрических схем и цепей достаточно простого блока питания, который не имеет стабилизированной выдачи напряжения. Такие источники чаще всего включают в себя низковольтный трансформатор, диодный выпрямительный мост, и конденсатор, выступающий в виде фильтра.
Напряжение на выходе блока питания имеет зависимость от числа витков вторичной катушки трансформатора. Обычно напряжение бытовой сети имеет посредственную стабильность, и сеть не выдает нужные 220 вольт. Величина напряжения может плавать в интервале от 200 до 235 В. Значит, и напряжение на выходе трансформатора также не будет стабильным, а вместо стандартных 12 В получиться от 10 до 14 вольт.
Работа схемы стабилизатора
Электрические устройства, которые не чувствительны небольшим перепадам напряжения питания могут обойтись обычным блоком питания. А более капризные приборы уже не смогут работать без стабильного питания, и могут попросту сгореть. Поэтому есть необходимость во вспомогательной схеме выравнивания напряжения на выходе.
Рассмотрим схему работы простого стабилизатора, выравнивающего постоянное напряжение, на транзисторе и стабилитроне, который играет роль основного элемента, определяет, выравнивает напряжение на выходе блока питания.
Перейдем к конкретному рассмотрению электрической схемы обычного стабилизатора для выравнивания постоянного напряжения.
- Имеется трансформатор для понижения напряжения с переменным напряжением на выходе 12 В.
- Такое напряжение поступает на вход схемы, а конкретнее, на диодный выпрямительный мост, а также фильтр, выполненный на конденсаторе.
- Выпрямитель, выполненный на основе диодного моста, преобразует переменный ток в постоянный, однако получается скачкообразная величина напряжения.
- Полупроводниковые диоды должны работать на наибольшей силе тока с резервом 25%. Такой ток может создавать блок питания.
- Обратное напряжение не должно снижаться меньше, чем выходное напряжение.
- Конденсатор, играющий роль своеобразного фильтра, выравнивает эти перепады питания, преобразуя форму напряжения в практически идеальную форму графика. Емкость конденсатора должна находиться в пределах 1-10 тысяч мкФ. Напряжение должно быть тоже выше входной величины.
Нельзя забывать о следующем эффекте, что после электролитического конденсатора (фильтра) и диодного выпрямительного моста переменное напряжение повышается на величину около 18%. А значит, что в результате получается не 12 В на выходе, а около 14,5 В.
Действие стабилитрона
Следующим этапом работы является работа стабилитрона для стабилизации постоянного напряжения в конструкции стабилизатора. Он является главным функциональным звеном. Нельзя забывать, что стабилитроны могут в определенных пределах выдерживать стабильность на некотором постоянном напряжении при обратном подключении. Если подать напряжение на стабилитрон от нуля до стабильного значения, то оно будет повышаться.
Когда оно дойдет до стабильного уровня, то останется постоянным, с небольшим возрастанием. При этом будет увеличиваться сила тока, проходящего по нему.
В рассматриваемой схеме обычного стабилизатора, у которого выходное напряжение должно быть 12 В, стабилитрон определен для величины напряжения 12,6 В, так как 0,6 В будет являться потерей напряжения на переходе транзистора эмиттер – база. Выходное напряжение на приборе будет именно 12 В. А так как мы устанавливаем стабилитрон на величину 13 В, на выходе блока получится примерно 12,4 вольта.
Стабилитрон требует ограничения тока, предохраняющего его от излишнего нагревания. Судя по схеме, эту функцию осуществляет сопротивление R1. Оно включено по последовательной схеме со стабилитроном VD2. Другой конденсатор, выполняющий функцию фильтра, подключен параллельно стабилитрону. Он должен выравнивать возникающие импульсы напряжения. Хотя можно вполне обойтись и без него.
На схеме изображен транзистор VТ1, подключенный с общим коллектором. Такие схемы характеризуются значительным усилением тока, однако при этом по напряжению усиления нет. Отсюда следует, что на выходе транзистора образуется постоянное напряжение, имеющееся на входе. Так как эмиттерный переход забирает на себя 0,6 В, то на выходе транзистора получается всего 12,4 В.
Для того, чтобы транзистор стал открываться, необходим резистор для образования смещения. Такую функцию выполняет сопротивление R1. Если изменять его величину, то можно изменять выходной ток транзистора, а, следовательно, и выходной ток стабилизатора. В качестве эксперимента можно вместо резистора R1 подключить переменный резистор на 47 кОм. Регулируя его можно изменять выходную силу тока блока питания.
В конце схемы стабилизатора напряжения подключен еще один маленький конденсатор электролитического типа С3, который выравнивает импульсы напряжения на выходе стабилизированного устройства. К нему припаян по параллельной схеме резистор R2, который замыкает эмиттер VТ1 на отрицательный полюс схемы.
Заключение
Эта схема наиболее простая, включает в себя наименьшее количество элементов, создает стабильное напряжение на выходе. Для работы множества электрических устройств этого стабилизатора вполне достаточно. Такой транзистор и стабилитрон рассчитаны на наибольшую силу тока 8 А. Значит, что для подобного тока необходим охлаждающий радиатор, отводящий тепло от полупроводников.
Для разработки таких стабилизаторов чаще всего применяются стабилитроны, транзисторы и стабисторы. Они имеют пониженный КПД, поэтому используются только в маломощных схемах. Чаще всего они применяются в качестве источников основного напряжения в схемах компенсации стабилизаторов напряжения. Такие параметрические стабилизаторы бывают мостовыми, многокаскадными и однокаскадными. Это наиболее простые схемы стабилизаторов, построенных на основе стабилитрона и других полупроводниковых элементов.
Доброго времени суток. Сегодня мой пост о стабилизаторах напряжения. Что же это такое? Прежде всего, любой радиоэлектронной схеме для работы необходим источник питания. Источники питания бывают разные: стабилизированные и нестабилизированные, постоянного тока и переменного тока, импульсные и линейные, резонансные и квазирезонансные. Такое большое разнообразие обусловлено различными схемами, от которых будут работать электронные схемы. Ниже приведена таблица сравнения схем источников питания.
Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.
| Показатель | Линейный источник питания | Импульсный источник питания |
| Стоимость | Низкая | Высока |
| Масса | Большая | Небольшая |
| ВЧ-шум | Отсутствует | Высокий |
| КПД | 35 — 50 % | 70 — 90 % |
| Несколько выходов | Нет | Есть |
Для питания электронных схем, которые не требуют высокой стабильности питающего напряжения постоянного тока или большой выходной мощности, целесообразно применять простые, надёжные и дешевые линейные источники напряжения. Основой любого линейного источника напряжения является
Стабилитрон представляет собой особую группу диодов, режим работы которых характеризуется обратной ветвью вольт-амперной характеристики в области пробоя. Рассмотрим поподробнее вольт-амперную характеристику диода.
Вольт-амперная характеристика диода
Принцип работы стабилитрона
Когда диод включён в прямом направлении (анод – «+», катод – «–»), то он свободно начинает пропускать ток при напряжении Uпор, а при включении в обратном направлении (анод – «–», катод – «+») через диод может проходить лишь ток Iобр, который име
Параметрический стабилизатор напряжения — это устройство, в котором стабилизация выходного напряжения достигается за счет сильной нелинейности вольт-амперной характеристики электронных компонентов, использованных для построения стабилизатора (т.е. за счет внутренних свойств электронных компонентов, без построения специальной системы регулирования напряжения).
Для построения параметрических стабилизаторов напряжения обычно используются стабилитроны, стабисторы и транзисторы.
Из-за низкого КПД такие стабилизаторы находят применение в основном в слаботочных схемах (с нагрузками до нескольких десятков миллиампер). Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения (например, в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения).
Параметрические стабилизаторы напряжения бывают однокаскадными, многокаскадными и мостовыми.
Рассмотрим простейший параметрический стабилизатор напряжения, построенный на основе стабилитрона (схема приведена ниже):
- Iст — ток через стабилитрон
- Iн — ток нагрузки
- Uвых=Uст — выходное стабилизированное напряжение
- Uвх — входное нестабилизированное напряжение
- R0 — балластный (ограничительный, гасящий) резистор
Работа стабилизатора основана на том свойстве стабилитрона, что на рабочем участке вольт-амперной характеристики (от Iст min до Iст max) напряжение на стабилитроне практически не изменяется (на самом деле конечно изменяется от Uст min до Uст max, но можно считать, что Uст min = Uст max = Uст).
В приведенной схеме, при изменении входного напряжения или тока нагрузки — напряжение на нагрузке практически не меняется (оно остаётся таким же, как и на стабилитроне), вместо этого изменяется ток через стабилитрон (в случае изменения входного напряжения и ток через балластный резистор тоже). То есть, излишки входного напряжения гасятся балластным резистором, величина падения напряжения на этом резисторе зависит от тока через него, а ток через него зависит в том числе от тока через стабилитрон, и таким образом, получается, что изменение тока через стабилитрон регулирует величину падения напряжения на балластном резисторе.
Уравнения, описывающие работу данной схемы:
Uвх=Uст+IR0, учитывая, что I=Iст+Iн, получим
Uвх=Uст+(Iн+Iст)R0 (1)
Для нормальной работы стабилизатора (чтобы напряжение на нагрузке всегда было в пределах от Uст min до Uст max) необходимо, чтобы ток через стабилитрон всегда был в пределах от Iст min до Iст max. Минимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки. Зная это, найдём сопротивление балластного резистора:
R0=(Uвх min-Uст min)/(Iн max+Iст min) (2)
Максимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном токе нагрузки и максимальном входном напряжении. Учитывая это и сказанное выше относительно минимального тока через стабилитрон, с помощью уравнения (1) можно найти область нормальной работы стабилизатора:
Перегруппировав это выражение, получим:
Или, по другому:
Если считать, что минимальное и максимальное напряжение стабилизации (Uст min и Uст max) отличаются незначительно, то первое слагаемое в правой части можно считать равным нулю, тогда уравнение, описывающее область нормальной работы стабилизатора, примет следующий вид:
(3)
Из этой формулы сразу виден один из недостатков такого параметрического стабилизатора — мы не можем сильно менять ток нагрузки, поскольку это сужает диапазон входного напряжения схемы, более того, можно увидеть, что диапазон изменения тока нагрузки не может быть больше, чем диапазон изменения тока стабилизации стабилитрона (поскольку в этом случае правая часть уравнения вообще становится отрицательной)
Если ток нагрузки постоянен или изменяется незначительно, тогда формула для определения области нормальной работы становится совсем элементарной:
(4)
Далее, давайте рассчитаем КПД нашего параметрического стабилизатора. Он будет определяться отношением мощности, отдаваемой в нагрузку к входной мощности: КПД=Uст*Iн/Uвх*I. Если учесть, что I=Iн+Iст, то получим:
(5)
Из последней формулы видно, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, а также чем больше ток через стабилитрон — тем хуже КПД.
Чтобы понять, что значит «хуже» и насколько вообще плохо обстоит дело с КПД у этого стабилизатора — давайте, используя формулы выше, попробуем прикинуть, что будет, если понижать напругу скажем с 6-10 Вольт до 5-ти. Возьмём самый обычный стабилитрон, скажем КС147А. Ток стабилизации у него может меняться в пределах от 3-х до 53-х мА. Чтобы при таких параметрах стабилитрона получить область нормальной работы шириной в 4 Вольта — нам нужно взять балластный резистор на 80 Ом (воспользуемся формулой 4, как будто ток нагрузки у нас постоянный, поскольку если это не так, то всё будет ещё хуже). Теперь из формулы 2 можно посчитать на какой именно ток нагрузки мы можем в этом случае рассчитывать. Получается всего 19,5 мА, а КПД в этом случае будет, в зависимости от входного напряжения, в пределах от 14% до 61%.
Если для этого же случая посчитать на какой максимальный выходной ток мы можем рассчитывать при условии, что выходной ток не постоянный, а может меняться от нуля до Imax, то решив совместно системы уравнений (2) и (3), получим R0=110 Ом, Imax=13,5 мА. Как видите, максимальный выходной ток получился почти в 4 раза меньше максимального тока стабилитрона.
Более того, выходное напряжение, полученное на таком стабилизаторе, будет обладать значительной нестабильностью в зависимости от выходного тока (у КС147А на рабочем участке ВАХ напряжение меняется от 4,23 до 5,16В), что может оказаться неприемлемым. Единственный путь борьбы с нестабильностью в данном случае — взять более узкий рабочий участок ВАХ — такой, на котором напряжение меняется не от 4,23 до 5,16В, а скажем от 4,5 до 4,9В, но в этом случае и рабочий ток стабилитрона будет уже не 3..53мА, а скажем 17..40мА. Соответственно, и без того небольшая область нормальной работы стабилизатора станет ещё меньше.
Итак, единственный плюс такого стабилизатора — это его простота, тем не менее, как я уже говорил, такие стабилизаторы вполне себе существуют и даже находят активное применение в качестве источников опорного напряжения для более сложных схем.
Простейшая схема, позволяющая получить существенно больший выходной ток (или существенно более широкую область нормальной работы, или и то и другое) — параметрический стабилизатор на транзисторе.
Приведена техника упрощенного расчета параметрического стабилизатора напряжения на транзисторах. Схема простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне и резисторе показана на рисунке 1.
Простой параметрический стабилизатор напряжения
Входное напряжение Uвх должно быть существенно выше напряжения стабилизации стабилитрона VD1. А чтобы стабилитрон не вышел из строя ток через него ограничен постоянным резистором R1. Выходное напряжение Uвых будет равно напряжению стабилизации стабилитрона, а с выходным током ситуация сложнее.
Дело в том, что у каждого стабилитрона есть некий диапазон рабочего тока через него, например, минимальный ток стабилизации 5 mA, а максимальный 25 mA. Если мы подключаем на выходе такого стабилизатора нагрузку, то часть тока начинает протекать через неё.
И величина максимального значения этого тока будет зависеть и от сопротивления R1 и от минимального тока стабилизации стабилитрона, — максимальный ток нагрузки будет уменьшен на минимальный ток стабилизации стабилитрона. То есть, получается, что чем меньше сопротивление R1, тем больший ток можно отдать в нагрузку. В то же время, ток через R1 не должен быть больше максимального тока стабилизации стабилитрона.
Рис. 1. Схема простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне и резисторе.
Так как, во-первых, стабилитрону необходим некий запас на поддержания напряжения на выходе стабильным, а во-вторых, стабилитрон может выйти из строя при превышении максимального тока стабилизации, что может при отключении нагрузки или её работе на режиме с низким током потребления.
Стабилизатор по такой схеме очень не эффективен и годится для питания только цепей, потребляющих ток не более максимального тока стабилитрона. Поэтому стабилизаторы по схеме на рис.1 используются только в схемах с небольшим током нагрузки.
Стабилизатор напряжения с применением транзистора
Если нужно обеспечить более-менее значительный ток нагрузки и снизить его влияние на стабильность нужно усилить выходной ток стабилизатора при помощи транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя (рис.2).
Рис. 2. Схема параметрического стабилизатора напряжения на одном транзисторе.
Максимальный ток нагрузки данного стабилизатора определяется по формуле:
Ін = (Іст — Іст.мин)*h31э.
где Іст. — средний ток стабилизации используемого стабилитрона, h31э — коэффициент передачи тока базы транзистора VT1.
Например, если использовать стабилитрон КС212Ж (средний ток стабилизации = (0,013-0,0001 )/2 = 0,00645А), транзистор КТ815А с h31 э — 40) мы сможем получить от стабилизатора по схеме на рис.2 ток не более: (0,006645-0,0001)40 = 0,254 А.
К тому же, при расчетах выходного напряжения нужно учитывать, что оно будет на 0,65V ниже напряжения стабилизации стабилитрона, потому что на кремниевом транзисторе падает около 0,6-0,7V (примерно берут 0,65V).
Попробуем рассчитать стабилизатор по схеме на рисунке 2.
Возьмем такие исходные данные:
- Входное напряжение Uвх = 15V,
- выходное напряжение Uвых = 12V,
- максимальный ток через нагрузку Ін = 0,5А.
Возникает вопрос, что выбрать — стабилитрон с большим средним током или транзистор с большим h31э?
Если у нас есть транзистор КТ815А с h31э = 40, то, следуя формуле Ін = (Іст -Іст.мин)h31э, нам потребуется стабилитрон с разницей среднего тока и минимального 0,0125А. По напряжению он должен быть на 0,65V больше выходного напряжения, то есть 12,65V. Попробуем подобрать по справочнику.
Вот, например, стабилитрон КС512А, напряжение стабилизации у него 12V, минимальный ток 1 мА, максимальный ток 67 мА. То есть средний ток 0,033А. В общем подходит, но выходное напряжение будет не 12V, а 11,35V.
Нам же нужно 12V. Остается либо искать стабилитрон на 12,65V, либо компенсировать недостаток напряжения кремниевым диодом, включив его последовательно стабилитрону как показано на рисунке 3.
Рис.3. Принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения, дополненного диодом.
Теперь вычисляем сопротивление R1:
R = (15 -12) / 0,0125А = 160 Ом.
Несколько слов о выборе транзистора по мощности и максимальному току коллекто-ра. Максимальный ток коллектора Ік.макс. должен быть не менее максимального тока нагрузки. То есть в нашем случае, не менее 0,5А.
А мощность должна не превышать максимально допустимую. Рассчитать мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе можно по следующей формуле:
Р=(Uвх — Uвых) * Івых.
В нашем случае, Р= (15-12)*0,5=1,5W.
Таким образом, Ік.макс. транзистора должен быть не менее 0,5А, а Рмакс. не менее 1,5W. Выбранный транзистор КТ815А подходит с большим запасом (Ік.макс.=1,5А, Рмакс.=10W).
Схема на составном транзисторе
Увеличить выходной ток без увеличения тока через стабилитрон можно только увеличив h31э транзистора. Это можно сделать если вместо одного транзистора использовать два, включенных по составной схеме (рис.4). В такой схеме общий h31э будет примерно равен произведению h31э обоих транзисторов.
Рис. 4. Принципиальная схема стабилизатора напряжения на основе составного транзистора.
Транзистор VT1 берут маломощный, а VT2 на мощность и ток, соответствующий нагрузке. Все рассчитывается примерно так же, как и в схеме по рисунку 3. Но теперь у нас два кремниевых транзистора, поэтому выходное напряжение снизится не на 0,65V, а на 1,ЗV.
Это нужно учесть при выборе стабилитрона, — его напряжение стабилизации (при использовании кремниевых транзисторов) должно быть на 1,ЗV больше требуемого выходного напряжения. К тому же появился резистор R2. Его назначение — подавлять реактивную составляющую транзистора VТ2, и обеспечивать надежную реакцию транзистора на изменение напряжения на его базе.
Величина этого сопротивления слишком уж существенного значения не имеет, но и за пределы разумного выходить не должна. Обычно его выбирают примерно в 5 раз больше сопротивления R1.
Иванов А. РК-11-17.
В маломощных схемах на нагрузку до 20 миллиампер применяется устройство с малым коэффициентом действия, и называется параметрическим стабилизатором. В устройстве таких приборов имеются транзисторы, стабилитроны и стабисторы. Они применяются в основном в компенсационных устройствах стабилизации в качестве опорных источников питания. Параметрические стабилизаторы в зависимости от технических данных могут быть 1-каскадными, мостовыми и многокаскадными.
Стабилитрон в устройстве прибора подобен подключенному диоду. Но обратный пробой напряжения больше подходит для стабилитрона и является базой его нормальной работы. Эта характеристика нашла популярность для разных схем, где необходимо создавать ограничение сигнала входа по напряжению.
Такие стабилизаторы являются быстродействующими приборами, и защищают участки с повышенной чувствительностью от импульсных помех. Применение таких элементов в новых схемах является показателем их повышенного качества, которое обеспечивает постоянное функционирование в разных режимах.
Схема стабилизатора
Базой этого прибора является схема подключения стабилитрона, применяющаяся и в других видах приборов вместо источника питания.
Схема включает в себя делитель напряжения из балластного сопротивления и стабилитрона, к которому параллельно подключена нагрузка. Устройство выравнивает напряжение на выходе при переменном питании и нагрузочном токе.
Действие схемы происходит следующим образом. Напряжение, повышающееся на входе прибора, вызывает повышение тока, который проходит через сопротивление R1 и стабилитрон VD. На стабилитроне напряжение остается постоянным из-за его вольтамперной характеристики. Поэтому не меняется и напряжение на нагрузке. В итоге все преобразованное напряжение будет приходить на сопротивление R1. Такой принцип действия схемы позволяет сделать расчет всех параметров.
Принцип действия стабилитрона
Если стабилитрон сравнивать с диодом, то при подключении диода в прямом направлении по нему может проходить обратный ток, который имеет незначительную величину в несколько микроампер. При повышении обратного напряжения до некоторой величины возникнет пробой электрический, а если ток очень велик, то произойдет и тепловой пробой, поэтому диод выйдет из строя. Конечно, диод может работать при электрическом пробое при снижении тока, проходящего через диод.
Стабилитрон спроектирован так, что его характеристика на участке пробоя имеет повышенную линейность, а разность потенциалов пробоя достаточно стабильна. Стабилизация напряжения с помощью стабилитрона выполняется при его функционировании на обратной ветви свойства тока и напряжения, а на прямой ветке графика стабилитрон работает как обычный диод. На схеме стабилитрон обозначается:
Параметры стабилитрона
Его главные параметры можно увидеть по характеристике напряжения и тока.
- Напряжение стабилизации является напряжением на стабилитроне при прохождении тока стабилизации. Сегодня производятся стабилитроны с таким параметром, равным 0,7-200 вольт.
- Наибольший допустимый ток стабилизации. Он ограничен величиной наибольшей допустимой мощности рассеивания, которая зависит от температуры внешней среды.
- Наименьший ток стабилизации, рассчитывается наименьшей величиной тока, протекающего через стабилитрон, при этом сохраняется действие стабилизатора.
- Дифференциальное сопротивление – это величина, равная отношению приращения напряжения к малому приращению тока.
Стабилитрон, подключенный в схеме как простой диод в прямом направлении, характеризуется величинами постоянного напряжения и наибольшим допустимым прямым током.
Расчет параметрического стабилизатора
Добротность функционирования прибора вычисляется по коэффициенту стабилизации, который вычисляется по формуле: Кст U = (ΔUвх / Uвх) / (ΔU вых / Uвых).
Далее расчет стабилизатора с применением стабилитрона производится в сочетании с балластным резистором в соответствии с типом применяемого стабилитрона. Для расчета используются рассмотренные ранее параметры стабилитрона.
Определим порядок расчета на примере. Возьмем исходные данные:
- U вых=9 В;
- I н =10мА;
- ΔI н = ±2мА;
- ΔU вх = ± 10% Uвх
По справочнику подбираем стабилитрон Д 814Б, свойства которого:
- U ст = 9 В;
- I ст. макс = 36 мА;
- I ст. мин = 3 мА;
- R д = 10 Ом.
Далее вычисляется входное напряжение: Uвх = nст *Uвых, где nст – коэффициент передачи. Функционирование стабилизатора станет эффективнее, если этот коэффициент будет в пределах 1,4-2. Если nст =1,6, то U вх= 1,6 * 9 = 14,4 В.
На следующем шаге производится расчет балластного резистора. Используется формула: R о = (U вх – U вых) / (I ст + I н). Величина тока I ст выбирается: I ст ≥ I н. При изменении U вх на величину Δ Uвх и Iн на ΔIн, не может быть больше тока стабилитрона величин I ст. макс и I ст. мин. Поэтому, I ст берется в качестве среднего допустимой величины в этом интервале и равно 0,015 ампер.
Значит, балластный резистор равен: R о = (14,4 – 9)/(0,015+0,01 )= 16 Ом. Ближнее стандартное значение составляет 220 Ом. Для выбора типа сопротивления, выполняется расчет рассеиваемой мощности на корпусе. Применяя формулу Р = I*2 R о, определяем величину Р = (25*10-3) * 2 * 220 = 0,138 ватт. Другими словами, стандартная мощность сопротивления равна 0,25 ватт.
Поэтому лучше подойдет сопротивление МЛТ — 0,25 — 220 Ом. После осуществления расчетов необходимо проверить правильность выбора режима действия стабилитрона в схеме параметрического прибора. В первую очередь определяется его наименьший ток: Iст. Мин = (U вх – ΔU вх – U вых) / Rо – (I н + ΔI н), с практическими параметрами определяется величина I ст.мин = (14,4–1,44–9) * 103 / 220–(10+2) = 6 миллиампер.
Такая же процедура производится для вычисления наибольшего тока: I ст. макс=(Uвх+ΔUвх–Uвых)/Rо–(Iн–ΔIн). По исходным параметрам, наибольший ток составит: Iст.макс=(14,4 + 1,44 – 9) * 103 / 220–(10 – 2)=23 миллиампер. Если в результате вычисленные значения наименьшего и наибольшего тока превосходят допустимые границы, то необходимо заменить I ст или резистор R о. Иногда требуется замена стабилитрона.
Вариант решения этих двух проблем – использовать готовые стабилизаторы, например, 78L05, 78L12. Они удобны в использовании, но опять-таки не всегда есть под рукой. Ещё один вариант – использовать параметрический стабилизатор на стабилитроне и транзисторе. Его схема показана ниже.
Схема стабилизатора
VD1-VD4 на этой схеме – обычный диодный мост, преобразующий переменное напряжение с трансформатора в постоянное. Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения, превращая напряжение из пульсирующего в постоянное. Параллельно этому конденсатору стоит поставить плёночный или керамический конденсатор небольшой ёмкости для фильтрации высокочастотных пульсаций, т.к. при большой частоте электролитический конденсатор плохо справляется со своей задачей. Электролитические конденсаторы С2 и С3 в этой схеме стоят с этой же целью – сглаживание любых пульсаций. Цепочка R1 – VD5 служит для формирования стабилизированного напряжения, резистор R1 в ней задаёт ток стабилизации стабилитрона. Резистор R2 нагрузочный. Транзистор в этой схеме гасит на себе всю разницу входного и выходного напряжения, поэтому на нём рассеивается приличное количество тепла. Данная схема не предназначена для подключения мощной нагрузки, но, тем не менее, транзистор стоит прикрутить к радиатору с использованием теплопроводящей пасты.
Напряжение на выходе схемы зависит от выбора стабилитрона и значения резисторов. Ниже показана таблица, в которой указаны номиналы элементов для получения на выходе 5, 6, 9, 12, 15 вольт.
Вместо транзистора КТ829А можно использовать импортные аналоги, например, TIP41 или BDX53. Диодный мост допустимо ставить любой, подходящий по току и напряжению. Кроме того, можно собрать его из отдельных диодов. Таким образом, при использовании минимума деталей получается работоспособный стабилизатор напряжения, от которого можно питать другие электронные устройства, потребляющие небольшой ток.
Фото собранного мной стабилизатора:
Плата устройства
Автор – Дмитрий С.
Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая
РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Собираем первые устройства >Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая
Ага, все-таки зашел? Что, любопытство замучило? Но я очень рад. Нет, правда. Располагайся поудобнее, сейчас мы вместе произведем некоторые нехитрые расчеты, которые нужны, чтобы сварганить тот блок питания, который мы уже сделали в первой части статьи. Хотя надо сказать, что эти расчеты могут пригодиться и в более сложных схемах.
Итак, наш блок питания состоит из двух основных узлов — это выпрямитель, состоящий из трансформатора, выпрямительных диодов и конденсатора и стабилизатор, состоящий из всего остального. Как настоящие индейцы, начнем, пожалуй, с конца и рассчитаем сначала стабилизатор.
Схема стабилизатора показана на рисунке.
Это, так называемый параметрический стабилизатор. Состоит он из двух частей:
1 — сам стабилизатор на стабилитроне D с балластным резистором Rб
2 — эмиттерный повторитель на транзисторе VT.
Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор, а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору. Он играет роль как бы усилителя или если угодно — умощителя.
Два основных параметра нашего блока питания — напряжение на выходе и максимальный ток нагрузки.
Назовем их:
Uвых — это напряжение
и
Imax — это ток.
Для блока питания, который мы отгрохали в прошлой части, Uвых = 14 Вольт, а Imax = 1 Ампер.
Сначала нам необходимо определить какое напряжение Uвх мы должны подать на стабилизатор,
чтобы на выходе получить необходимое Uвых.
Это напряжение определяется по формуле:
Uвх = Uвых + 3
Откуда взялась цифра 3? Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT. Таким образом, для работы нашего стабилизатора на его вход мы должны подать не менее 17 вольт.
Едем дальше.
Определим, какой нам нужен транзистор VT. Для этого нам надо определить, какую мощность он будет рассеивать.
Считаем:
Pmax=1.3(Uвх-Uвых)Imax
Тут надо учесть один момент. Для расчета мы взяли максимальное выходное напряжение блока питания.
Однако, в данном расчете, надо наоборот брать минимальное напряжение, которое выдает БП.
А оно, в нашем случае, составляет 1,5 вольта. Если этого не сделать, то транзистор может накрыться медным тазом,
поскольку максимальная мощность будет рассчитана неверно.
Смотри сам:
Если мы берем Uвых=14 вольтам, то получаем Pmax=1.3*(17-14)*1=3.9 Вт.
А если мы примем Uвых=1.5 вольта, то Pmax=1.3*(17-1.5)*1=20,15 Вт
То есть, если бы не учли этого, то получилось бы, что расчетная мощность в ПЯТЬ раз меньше реальной. Разумеется, транзистору это сильно не понравилось бы.
Ну вот, теперь лезем в справочник и выбираем себе транзистор.
Помимо только что полученной мощности, надо учесть, что предельное напряжение между эмиттером и коллектором
должно быть больше Uвх, а максимальный ток коллектора должен быть больше Imax.
Я выбрал КТ817 — вполне приличный транзистор…
Фу, ну вроде с этим справились. Пошли дальше.
Сначала определим максимальный ток базы свежевыбранного транзистора ( а ты как думал? в нашем жестоком мире потребляют все — даже базы транзисторов).
Iб max=Imax / h31Э min
h31Э min — это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берется он из справочника Если там указаны пределы этого параметра — что то типа 30…40, то берется самый маленький. Ну, у меня в справочнике написано только одно число — 25, с ним и будем считать, а что еще остается?
Iб max=1/25=0.04 А (или 40 мА). Не мало.
Ну давайте будем теперь искать стабилитрон.
Искать его надо по двум параметрам — напряжению стабилизации и току стабилизации.
Напряжение стабилизации должно быть равно максимальному выходному напряжению блока питания,
то есть 14 вольтам, а ток — не менее 40 мА,
то есть тому, что мы посчитали.
Полезли опять в справочник…
По напряжению нам страшно подходит стабилитрон Д814Д, к тому же он у меня был под рукой. Но вот ток стабилизации… 5 мА нам никак не годится. Чего делать будем? Будем уменьшать ток базы выходного транзистора. А для этого добавим в схему еще один транзистор. Смотрим на рисунок. Мы добавили в схему транзистор VT2. Сия операция позволяет нам снизить нагрузку на стабилитрон в h31Э раз. h31Э, разумеется, того транзистора, который мы только что добавили в схему. Особо не думая, я взял из кучи железок КТ315. Его минимальный h31Э равен 30, то есть мы можем уменьшить ток до 40/30=1.33 мА, что нам вполне подходит.
Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора Rб.
Rб=(Uвх-Uст)/(Iб max+Iст min)
где Uст — напряжение стабилизации стабилитрона,
Iст min — ток стабилизации стабилитрона.
Rб = (17-14)/((1.33+5)/1000) = 470 Ом.
Теперь определим мощность этого резистора
Prб=(Uвх-Uст)2/Rб.
То есть
Prб=(17-14)2/470=0,02 Вт.
Собственно и все. Таким образом, из исходных данных — выходного напряжения и тока, мы получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.
Однако не расслабляемся — нас еще ждет выпрямитель. Уж считать так считать, я так считаю (каламбур однако).
Итак, смотрим на схему выпрямителя.
Ну, тут все проще и почти на пальцах. Учитывая то, что мы знаем, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор — 17 вольт, вычислим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Для этого пойдем, как и в начале — с хвоста. Итак, после конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 17 вольт.
Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41 раза, получаем,
что после выпрямительного моста у нас должно получиться 17/1,41=12 вольт.
Теперь учтем, что на выпрямительном мосту мы теряем порядка 1,5-2 вольт, следовательно,
напряжение на вторичной обмотке должно быть 12+2=14 вольт. Вполне может случится так, что такого
трансформатора не найдется, не страшно — в данном случае можно применить трансформатор с напряжением
на вторичной обмотке от 13 до 16 вольт.
Едем дальше. Определим емкость конденсатора фильтра.
Cф=3200Iн/UнKн
где Iн — максимальный ток нагрузки,
Uн — напряжение на нагрузке,
Kн — коэффициент пульсаций.
В нашем случае
Iн = 1 Ампер,
Uн=17 вольтам,
Kн=0,01.
Cф=3200*1/14*0,01=18823.
Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, мы можем уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз. То есть 2000 мкФ будет вполне достаточно.
Осталось выбрать выпрямительные диоды или диодный мост.
Для этого нам надо знать два основных параметра — максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.
Необходимое максимальное обратное напряжение считается так
Uобр max=2Uн, то есть Uобр max=2*17=34 Вольта.
А максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Ну а для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку.
Ну вот вроде бы и все про выпрямители и параметрические стабилизаторы.
Впереди у нас стабилизатор для самых ленивых — на интегральной микросхеме
и стабилизатор для самых трудолюбивых — компенсационный стабилизатор.
<<—Часть 1—-Часть 3—>>
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
с использованием стабилитрона Zener
ТЕМА: СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИОДА ЗЕНЕРАВВЕДЕНИЕ:
Обычно мы используем стабилизаторы напряжения для обеспечения постоянного напряжения от источника постоянного тока на нагрузке. Стабилитрон можно использовать в качестве регулятора напряжения.
Правильно легированный кристаллический диод с резким напряжением пробоя известен как стабилитрон. Он всегда работает в режиме обратного смещения в зоне пробоя. Пробой стабилитрона
происходит в очень тонких контактах.Когда обе области P и n сильно легированы, слой обеднения становится очень узким. В очень тонком обедненном слое электрическое поле через обедненный слой достигает 107 Вм-1 при небольшом приложенном напряжении. Электрическое поле такой большой величины оказывает большую силу на валентные электроны атомов в обедненном слое. Следовательно, ковалентные связи разрушаются и образуется большое количество электронно-дырочных пар. Эти носители затем ускоряются приложенным напряжением.Следовательно, обратный ток быстро увеличивается. Этот процесс, посредством которого ковалентные связи в области истощения непосредственно разрушаются сильным электрическим полем, называется пробоем стабилизации, а обратное напряжение, при котором происходит пробой, называется напряжением стабилизации (Vz).
Благодаря тщательной настройке легирования характеристика за пределами пробивного напряжения получается почти вертикальной. Другими словами, в этой области обратное напряжение на диоде остается почти постоянным для большого изменения обратного тока.Таким образом, стабилитрон можно использовать в качестве стабилизатора напряжения. Поэтому интересно найти изменение выходного напряжения в зависимости от входного напряжения в стабилизаторе напряжения.
AIM
Построить стабилизатор напряжения и изучить его характеристики.
МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ
Соединения выполняются, как показано на рисунке.
Рисунок-1
R — это резистор ограничения тока, который удерживает ток через стабилитрон в допустимых пределах, а RL — это нагрузка, через которую мы получаем регулируемый выход.Для этого требуется внешний источник постоянного тока, реостат, два вольтметра, стабилитрон, резистор и ключ.
Входное (постоянное) напряжение подается на стабилитрон. Так что диод имеет обратное смещение. Напряжение на RL всегда будет Vz, напряжение стабилитрона на диоде, входное напряжение не опускается ниже Vz, стабилитрон напряжение. Измерение выходного напряжения для различных входных напряжений через стабилитрон производится.
COLLETED DATA
Выходные напряжения на стабилитроне для различных входных напряжений приведены ниже:
Напряжение стабилитрона = 6 В
Сопротивление резистора = 330?
Таблица-1
Из вышеприведенного наблюдения мы можем понять, что напряжение на RL (нагрузка) всегда будет Vz (здесь ˜6 В), напряжение стабилитрона диода при условии, что входное напряжение не опускается ниже Vz, напряжение стабилитрона ,Если входное напряжение меньше напряжения стабилитрона, на выходе отображается то же напряжение, что и на входе. Но если входное напряжение больше, чем у напряжения Зенера, выход выдает только напряжение Зенера. Таким образом, стабилитрон может быть использован в качестве регулятора напряжения для обеспечения постоянного напряжения от источника постоянного тока через нагрузочную линию.
? Предположим, что входное напряжение Vi превышает Vz. Так как стабилитрон находится в области пробоя. Напряжение на стабилитроне и, следовательно, выходное напряжение на нагрузке остается постоянным, как Vz.Избыточное напряжение, Vi-Vz. падает через токоограничивающий резистор R. если I — ток от источников.
VivV = IR
Другими словами, когда Vi превышает Vz, I = IL + IZ увеличивается. Стабилизатор будет проводить увеличение тока в I, в то время как ток нагрузки IL остается постоянным. Следовательно, выходное напряжение на RL = I L X RL остается постоянным независимо от изменения входного напряжения Vi.
? Предположим, что сопротивление нагрузки RL изменяется. Кроме того, выходное напряжение остается постоянным при Vz.
В случае, если нагрузка Rl увеличивается, происходит уменьшение тока источника I при постоянной VI
. Можно показать, что ток нагрузки. IL уменьшается и уменьшается за счет уменьшения общего тока I и увеличения тока Зенера. Таким образом, напряжение на нагрузке остается постоянным, как VZ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Стабилизаторы напряжения (стабилитроны) могут использоваться в качестве регулятора напряжения для обеспечения постоянного напряжения от источника постоянного тока на нагрузке RL.
Используя стабилизаторы напряжения, мы можем значительно экономить наше электрооборудование. Потому что всякий раз, когда входное напряжение в цепи увеличивается, из-за грома, короткого замыкания или любым другим способом, стабилитрон отдает только напряжение стабилитрона на устройство в качестве выходного напряжения. В противном случае приборы сгорят из-за высокого напряжения.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ
• Стабилитрон должен быть обратным смещением.
• Слой истощения должен быть очень тонким.
• Стабилитрон должен подключаться параллельно нагрузке.
• Используя стабилизаторы напряжения в электрических приборах, мы можем в значительной степени уберечь их от грохота, короткого замыкания и т. Д. —
ССЫЛКИ
Основы ФИЗИКИ КЛАСС XII BY Была публикация.
Практические занятия по физике XI и XII. Автор sunil A Pillai — Anamika Publication.
NCERT Текст класса XII.
Плюс две физики Ксавье и Роя.
Определение: Полупроводниковый диод с высокой степенью легирования, предназначенный для работы в обратном направлении, известен как стабилитрон. Другими словами, диод, который специально разработан для оптимизации области пробоя, известен как стабилитрон.
Символическое представление стабилитрона показано на рисунке ниже.
Принципиальная схема стабилитрона показана на рисунке ниже.Стабилитрон используется в режиме обратного смещения. Обратное смещение означает, что материал n-типа диода подключен к положительной клемме источника питания, а материал P-типа подключен к отрицательной клемме источника питания. Область истощения диода очень тонкая, потому что он сделан из сильно легированного полупроводникового материала.
рабочий стабилитрон
Стабилитрон изготовлен из сильно легированного полупроводникового материала. Сильно легированный означает, что к материалу добавляются примеси с высоким содержанием, чтобы сделать его более проводящим.Область обеднения стабилитрона очень тонкая из-за примесей. Сильно легирующий материал увеличивает напряженность электрического поля в обедненной области стабилитрона даже при небольшом обратном напряжении.
Когда смещение стабилитрона не применяется, электроны остаются в валентной зоне материала р-типа и ток не протекает через диод. Зона, в которой находятся валентные электроны (крайняя электронная орбита), называется электроном валентной зоны.Электроны валентной зоны легко переходят из одной полосы в другую, когда на нее подается внешняя энергия.
Когда обратное смещение применяется к диоду и напряжение питания равно напряжению стабилитрона, оно начинает проводить в обратном направлении смещения. Напряжение Зенера — это напряжение, при котором область обеднения полностью исчезает.
Обратное смещение применяется через диод увеличивает напряженность электрического поля в области истощения.Таким образом, это позволяет электронам перемещаться из валентной зоны материала P-типа в зону проводимости материала N-типа. Эта передача электронов валентной зоны в зону проводимости уменьшает барьер между материалом p и n-типа. Когда область истощения становится полностью исчезающей, диод начинает проводить в обратном смещении.
Характеристика стабилитрона
График ВИ характеристики диода Зенера показан на рисунке ниже. Эта кривая показывает, что стабилитрон, когда он подключен с переадресацией, ведет себя как обычный диод.Но когда на него подается обратное напряжение и обратное напряжение выходит за пределы заданного значения, в диоде происходит пробой стабилитрона.
При напряжении пробоя стабилитрона ток начинает течь в обратном направлении. График пробоя стабилитрона не совсем вертикальный, показанный выше, который показывает, что стабилитрон имеет сопротивление. Напряжение на стабилитроне представлено уравнением, показанным ниже.
В = В Z + I Z R Z
Применение стабилитрона
Стабилитрон в основном используется в коммерческих и промышленных применениях.Ниже приведены основные применения стабилитрона.
в качестве стабилизатора напряжения — стабилитрон используется для регулирования напряжения. Он обеспечивает постоянное напряжение от источника колебаний напряжения к нагрузке. Стабилитрон подключается параллельно через нагрузку и поддерживает постоянное напряжение V Z и, следовательно, стабилизирует напряжение.
Для защиты счетчика — Стабилитрон обычно используется в мультиметрах для контроля движения счетчика от случайных перегрузок.Он подключен параллельно с диодом. Когда перегрузка происходит через диод, большая часть тока проходит через диод. Таким образом, защищает счетчик от повреждений.
Для формирования волны — Стабилитрон используется для преобразования синусоиды в прямоугольную волну. Это можно сделать, поместив два диода Зенера последовательно с сопротивлением. Диод подключен вплотную и в противоположном направлении.
Когда напряжение, подаваемое на клемму, меньше напряжения Зенера, диоды обеспечивают высокий резистивный путь к току, и входное напряжение, приложенное к диоду, появляется на выходной клемме.Когда напряжение поднимается выше напряжения стабилитрона, они предлагают путь с низким сопротивлением и большой ток, протекающий через диод. Из-за чего происходит сильное падение напряжения на сопротивлении и обрезание входной волны на пике. Таким образом, прямоугольная волна появляется на выходной клемме
,Стабилитрон1W стабилитрон в качестве стабилизатора стабилизатора напряжения 1N4742A IN4742 12V DO-41
FAQ
вопросы, которые наш партнер задает чаще всего
Q1. Как насчет качества?
A: Мы проверили 100%, прежде чем мы отправляем. Мы предлагаем 90- 180 дней гарантии качества.
Q2. Каковы ваши условия оплаты?
A: Заказ ниже 10000USD — это T / T на 100% заранее.
B: Заказ более 10000USD T / T 50% в качестве депозита для организации товаров. И оставшиеся 50% перед доставкой.
C: заказ образца мы можем поддержать
PAYPAL, WERTERN UNION, UnionPay и Alipay.
Q3. Каковы ваши условия доставки?
A: EXW, FOB, CFR, CIF. (По умолчанию EXW для всех предложений)
Q4. Как насчет вашего времени?
A: Нет времени для продуктов на складе. Мы можем отправить в течение 1-3дня после подтверждения оплаты.
B: Индивидуальный продукт, мы отправим в рамках нашего профессионального шоу-счета.
Q5. Какова ваша политика образца?
A: Большинство продуктов, мы можем предложить бесплатные образцы, вам просто нужно оплатить стоимость доставки.
Q6: Можем ли мы попросить поддержки, если возникнут проблемы?
Конечно, если есть какие-либо проблемы с качеством или вопросы, мы можем предложить техническую поддержку или возврат.
Q7. Можем ли мы вернуть товар обратно?
A: Конечно, если вы не удовлетворены качеством, вы можете отправить оригинальную коробку обратно, чтобы обменять или вернуть деньги. Вы оплачиваете стоимость доставки обратно. Мы оплачиваем стоимость возврата.
B: Если вы ошиблись товаром и ошибкой сделали сами, мы также можем предложить возврат.Но вы должны оплатить стоимость корабля как. И вы можете попросить нас обменять или вернуть деньги.
Q8. Заказ безопасен?
Недавно мы получили некоторые запросы от наших клиентов; большинство из них это первый раз, чтобы заказать на Alibaba.
Итак, пожалуйста, обратите внимание: если вы знаете алибабу, вы должны доверять ей;
1, все заказы будут защищены после того, как вы заплатите на наш правильный счет;
2, если вам действительно нужна высококачественная защита, вы можете выбрать Trade Assurance,
плата за обработку лишь немного выше, чем другие способы;
3, пожалуйста, свяжитесь с нами, если у вас возникли проблемы!
Добро пожаловать в Шэньчжэнь E-Era Electronic Co., LTD
Информация о компании
Наша компания, как профессиональный оптовый продавец электроники, уже несколько лет быстро развивается, уже известная торговая корпорация.
Специализируемся на
Мы предоставляем вам комплексное обслуживание электронных компонентов. Конкурентоспособные цены и профессиональные услуги помогут вам сэкономить на расходах и ценном времени.
Наши услуги
1.Мы предоставляем 30-90 дней гарантии.
2. Мы можем организовать доставку в течение 1-3 дней после подтверждения заказа.
1 Вт стабилитрон 1N4742A IN4742 12 В DO-41
1 Вт стабилитрон 1N4742A IN4742 12 В DO-41
1 Вт стабилитрон 1N4742A IN4742 12000 ,
Что такое стабилитрон
Стабилитрон широко используется в качестве эталона напряжения, где его характеристика обратного пробоя обеспечивает стабильное напряжение на диоде для диапазона протекающих через него токов.
Учебное пособие по стабилитрону и эталонному диоду Включает в себя: стабилитрон
Теория работы стабилитрона
Технические характеристики стабилитронов
Схемы стабилитрона
Другие диоды: Типы диодов
Стабилитрон является разновидностью полупроводникового диода, который широко используется в электронных схемах в качестве эталона напряжения.
Стабилитрон или опорный диод напряжения — это электронный компонент, который обеспечивает стабильное и определенное напряжение. В результате цепи стабилитронов часто используются в источниках питания, когда требуются регулируемые выходы. Эти диоды также используются для многих других применений, где необходимы стабильные определенные опорные напряжения. Они также могут быть использованы для ограничения напряжения в ограничителях напряжения или для удаления переходных пиков из линий напряжения.
Стабилитроны/ эталоны напряжения являются дешевыми, и они также просты в использовании, и эти электронные компоненты легко доступны для различных напряжений и с различными номинальными характеристиками мощности и т. Д.
Стабилитрон работает как обычный PN-диод в прямом направлении, но обеспечивает очень резкий пробой в обратном направлении при определенном напряжении. Именно это напряжение обратного пробоя используется для опорных напряжений или в приложениях ограничения.
стабилитрон история
Историястабилитронов имеет свои основания в разработке первых полупроводниковых диодов. Хотя ранние детекторы, такие как кошачьи усы, точечные контактные диоды были доступны примерно с 1905 года, во время и после Второй мировой войны была проделана большая работа над полупроводниками и полупроводниковыми диодами.
Первый человек, который описал электрические свойства, используемые стабилитроном, описал Кларенс Мелвин Зинер (родился 1 декабря 1905 года, умер 15 июля 1993 года).
Кларенс Зинер был физиком-теоретиком, работавшим в Bell Labs, и в результате своей работы Белл назвал его диодом Зенера. Сначала он постулировал эффект пробоя, который носит его имя, в статье, опубликованной в 1934 году.
Основы стабилитрона
диодов Зенера иногда называют в качестве опорных диодов, поскольку они способны обеспечить стабильное опорное напряжение для многих схем электроники.Сами диоды дешевы и многочисленны, и их можно купить практически в любом магазине электронных компонентов.
Стабилитроныобладают многими одинаковыми основными свойствами обычных полупроводниковых диодов. Они ведут в прямом направлении и имеют то же напряжение включения, что и обычные диоды. Для кремния это около 0,6 вольт.
Стабилитрон IV характеристикаВ обратном направлении работа стабилитрона совершенно отличается от обычного диода.При низких напряжениях диоды не работают так, как ожидалось. Однако при достижении определенного напряжения диод «ломается» и течет ток.
Глядя на кривые для стабилитрона, видно, что напряжение почти постоянно независимо от переносимого тока. Это означает, что диод Зенера обеспечивает стабильное и известное опорное напряжение для широкого диапазона текущих уровней.
Удивительная стабильность напряжения пробоя в широком диапазоне уровней пропускной способности по току делает эталонный стабилитрон настолько полезным.Он может быть использован в самых разнообразных схем для обеспечения стабильного опорного напряжения, а также используется в различных других схемах, где могут быть использованы его обратный пробой характеристикой.
Схема стабилитрона
Существует много стилей упаковки для стабилитрона. Некоторые используются для высокого уровня рассеиваемой мощности, а другие содержатся в форматах для поверхностного монтажа. Для строительства дома наиболее распространенный тип содержится в небольшой стеклянной оболочке.У этого есть группа вокруг одного конца, и это отмечает катод.
Видно, что полоса вокруг корпуса соответствует линии на символе диодной цепи, и это может быть простым способом запомнить, какой конец какой. Для стабилитрона, работающего в режиме обратного смещения, полоса является более положительным выводом в цепи.
Маркировка стабилитронов, обозначения символов и упаковкиЧтобы отличить стабилитрон или эталонный диод от других типов диодов на принципиальной электрической схеме, символ схемы стабилитрона размещает две метки на конце линейки — одну в направлении вверх, а другую в нижнем направлении, как показано на схеме ,
стабилитрон нумерация типа
С точки зрения нумерации типов, стабилитроны или опорные диоды напряжения представляют собой небольшую проблему для нумерации типов. Могут быть общие серии диодов в одном семействе, но с разным пробивным или опорным напряжением.
В результате можно зарезервировать последовательную последовательность номеров диодов в системе или добавить суффикс к номеру основного типа, чтобы указать напряжение.
Одним из способов нумерации стабилитронов в одном семействе, но с разными напряжениями является использование серии в стандартной системе нумерации.Одним из примеров является серия от 1N4728A до 1N4764A с одним номером детали, выделенным для каждого напряжения. Эти диоды представляют собой стабилитроны 400 мВт с напряжениями от 3,3 до 100 В с допуском 5% и в диапазоне E24.
Другой используемый метод состоит в том, чтобы иметь номер для семейства, а затем добавлять суффикс номера детали к напряжению, например, BZY88 C5V6, где 5V6 — напряжение, 5,6 вольт.
Стабилитроны или значения эталонных диодов напряжения обычно разнесены с использованием серии E12, хотя некоторые доступны в серии E24, e.g 5V1 используется для ряда логических микросхем, где используется очень простой стабилизатор Зенера. Если транзисторный эмиттерный повторитель используется для большего тока, то стабилитрон 5V6 лучше, поскольку транзистор будет падать на 0,6 В, и это делает его идеальным.
Хотя лучше придерживаться более часто используемой серии E12, а еще лучше E6 или даже E3, часто это невозможно, и доступны значения напряжения стабилитрона из серии E24.
| E24 Стандартное напряжение стабилитрона, серия (примечание: значения E12 выделены жирным шрифтом) | ||
|---|---|---|
| 1.0 | 1,1 | 1,2 |
| 1,3 | 1,5 | 1,6 |
| 1,8 | 2,0 | 2,2 |
| 2,4 | 2,7 | 3,0 |
| 3,3 | 3,6 | 3,9 |
| 4,3 | 4.7 | 5,1 |
| 5,6 | 6,2 | 6,8 |
| 7,5 | 8,2 | 9,1 |
Примечание: Значения E12 выделены жирным шрифтом.
Стабилитроныобычно не поставляются последовательно выше диапазона E24. Причина этого заключается в том, что производственные допуски недостаточны и использование обычно не требует этого.
стабилитронная технология
Стабилитроныработают с обратным смещением и используют две формы обратного пробоя. Одной из форм обратного пробоя называется пробоем стабилитрона, и это дает имя часто используется для описания всех форм опорного напряжения диода. Другой тип обратного пробоя может быть назван пробой ударной ионизации.
Установлено, что из двух эффектов эффект Зенера преобладает выше примерно 5,5 вольт, тогда как ударная ионизация является основным эффектом ниже этого напряжения.
Поскольку оба эффекта имеют температурный коэффициент, находящийся в противоположных значениях, это означает, что диоды с напряжением около 5,5 вольт являются наиболее стабильными при температуре.
Стабилитроны / опорные диоды напряжения Технические характеристики
При выборе стабилитрона или эталонного напряжения для использования в цепи необходимо учитывать несколько спецификаций, чтобы обеспечить выбор оптимального диода для применения.
Очевидной спецификацией стабилитрона является обратное напряжение, но другие характеристики, такие как рассеиваемая мощность, обратный ток и тому подобное, также важны для любой конструкции схемы, которая может включать в себя диод.
Схемы стабилитрона
Существует много способов использования стабилитронов или опорных диодов напряжения. Наиболее широко известен в качестве эталона напряжения в некоторой форме регулятора напряжения, но они также могут использоваться в качестве ограничителей формы сигнала для цепей, где может потребоваться ограничение отклонения формы сигнала для предотвращения перегрузки и т. Д. Их также можно использовать. в переключателях напряжения.
Соответственно, стабилитроны часто встречаются в конструкциях электронных схем, и их огромное количество используется в производстве как в качестве свинцовых устройств, так и в форматах поверхностного монтажа.
Стабилитрон является особенно полезным компонентом для проектирования электронных схем. В результате многие миллионы стабилитронов используются каждый год при изготовлении электронного оборудования как в виде отдельных компонентов, так и компонентов, содержащихся в больших интегральных схемах.
Несмотря на то, что имеются опорные интегральные схемы напряжения, которые обеспечивают очень высокую степень точности и температурной стабильности, для большинства из них используется простой стабилитрон, более чем удовлетворительный и предоставляющий гораздо более дешевое решение.Соответственно, это помогает узнать, что такое стабилитрон, как он работает, и основы схемы стабилитрона.
Больше электронных компонентов:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
тиристор
Соединители
РЧ разъемы
Клапаны / Трубы
батареи
Выключатели
Реле
Вернуться в меню компонентов., ,