- Устройство
- Обозначение стабилитрона на схеме
- Принцип действия
- Вольт-амперная характеристика
- Области применения
- Основные характеристики
- Номинальное напряжение стабилизации
- Диапазон рабочих токов
- Дифференциальное сопротивление
- Характеристики диода Зенера
- Немного теории
- Стабилитрон или диод Зенера
- Способы включения – последовательное и параллельное
- Составные стабилитроны
- Виды стабилитронов
- Прецизионные
- Быстродействующие
- Регулируемые стабилитроны
- Способы маркировки
- Как отличить стабилитрон от обычного диода
- Как правильно подобрать стабилитрон?
- Как проверить стабилитрон
- Проверка мультиметром
- Как проверять диод мультиметром
- Как проверять светодиод
- Проверка транзистор-тестером
- Схема для проверки
- Примеры из практики
- Тестирование варикапов
- Проверка супрессора (TVS-диода)
- Тестирование высоковольтных диодов
- Диоды туннельного и обращенного типа
- Тестирование без выпайки
- Порядок проверки
- Тестирование светодиодов
- Основные неисправности стабилитрона
- Разновидности стабилизаторов 12 вольт
- Классическая модель
- Интегральный стабилизатор
- Выбор устройства
- Как сделать 12В стабилизатор
- Понадобится
- Как самому сделать стабилитрон на любое напряжение
- Стабилизатор на LM317
- Микросхема LD1084
- Стабилизатор на диодах и плате L7812
- Самый простой стабилизатор — плата КРЕН
Устройство
Полупроводниковые стабилитроны пришли на смену устаревшим тлеющим разрядным стабилитронам, ионно-газовым разрядным электровакуумным приборам. Для изготовления стабилитронов используют кремниевые или германиевые кристаллы (таблетки) с n-типом проводимости, в которые методом легирования или диффузионного легирования добавляют примеси. Для получения электронно-дырочного p-n перехода используют акцепторные примеси, в основном алюминий. Кристаллы заключены в корпуса из полимерных материалов, металла или стекла.
Стабилитроны из кремниевого сплава Д815 (АИ) выпускаются в металлическом герметичном корпусе, электрод которого положительный. Эти элементы имеют широкий диапазон рабочих температур от -60°С до +100°С. Двуханодные стабилизаторные диоды КС175А, КС182А, КС191А, КС210Б, КС213Б из кремниевого сплава выпускаются в пластиковом корпусе. Термокомпенсированные детали из кремниевого сплава КС211 (БД), используемые в качестве источников опорного напряжения, имеют пластиковый корпус.
Стабилитроны SMD, то есть миниатюрные компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа, в основном изготавливаются в стеклянных и пластиковых корпусах. Такие элементы могут изготавливаться с двумя и тремя выводами. В последнем случае третий вывод является «холостым», он не несет никакой смысловой нагрузки и предназначен только для надежного закрепления детали на печатной плате.
Обозначение стабилитрона на схеме
Стабилитрон работает только в цепи постоянного тока и пропускает напряжение в прямом направлении анод-катод так же, как и диод. В отличие от диода, стабилитрон имеет одну особенность: если ток подается в обратном направлении от катода к аноду, ток не будет течь через стабилитрон, но ток не будет течь в обратном направлении, пока напряжение не превысит заданное значение.
Каково указанное значение напряжения для стабилитрона?
Стабилитрон имеет свои параметры — это напряжение стабилизации и ток. Параметр напряжения указывает, при каком значении напряжения стабилитрон будет пропускать ток в обратном направлении, параметр тока определяет силу тока, при которой стабилитрон может работать без повреждения.
Стабилитроны изготавливаются для стабилизации напряжения различных размеров, например стабилитрон с обозначением V6.8 стабилизирует напряжение в пределах 6,8 вольт.
Таблица рабочих параметров стабилитронов.
В таблице указаны основные параметры — это напряжение стабилизации и ток стабилизации. Есть и другие варианты, но они вам пока не нужны. Главное понять суть работы стабилитрона и научиться выбирать нужный для своих схем и для ремонта радиоэлектроники.
Рассмотрим принципиальную схему, поясняющую принцип работы стабилитрона.
В качестве параметра возьмем стабилитрон: напряжение стабилизации 12В. Чтобы через стабилитрон протекал ток в обратном направлении от катода к аноду, входное напряжение должно быть больше напряжения стабилизации стабилитрона (с запасом). Например, если стабилитрон рассчитан на напряжение стабилизации 12 В, входное напряжение должно быть не менее 15 В. Балластное сопротивление Rб ограничивает ток, который будет проходить через стабилитрон, до номинального. Как видим, при напряжении, превышающем ток стабилизации стабилитрона, он начинает разряжать избыточное напряжение через себя в минус. Другими словами, стабилитрон действует как переливная трубка, чем выше давление воды или величина электрического тока, тем сильнее открывается стабилитрон и наоборот.
Эти изменения могут происходить как плавно, так и с высокой скоростью в короткие промежутки времени, что позволяет достичь высокого коэффициента стабилизации напряжения.
Если напряжение на входе стабилизатора меньше 12В, то стабилитрон «закроется» и напряжение на выходе стабилизатора будет «плавать» так же, как и на входе, при этом стабильности напряжения не будет . Именно поэтому входное напряжение должно быть больше требуемого выходного напряжения (с запасом). Вышеприведенная схема называется параметрическим стабилизатором. Кто хочет полный расклад для расчета параметрического стабилизатора, заходите в гугл, для новичков достаточно, формулами заморачиваться не будем.
Перед вами конструкция параметрического стабилизатора, на входе и выходе конструкции стоят вольтметры. Теперь вольтметр на ВХОДе стабилизатора показывает 6 вольт, на ВЫХОДЕ стабилизатора — почти такое же напряжение. Как я уже говорил, стабилитрон на схеме имеет напряжение стабилизации 8 и 2 вольта, напряжение 6 вольт на ВХОДЕ стабилизатора не превышает напряжения стабилизации стабилитрона, поэтому стабилитрон закрыт.
Теперь повышаю напряжение на входе стабилизатора до 15 Вольт, напряжение на входе стабилизатора превысило напряжение стабилизации стабилитрона и на выходе стабилизатора достигло установленного напряжения стабилизации 8,2 Вольта, оставаясь практически неизменным даже при резких скачках напряжения, стабилитрон срабатывает мгновенно, сохраняя стабильность напряжения. Повторюсь еще раз: «Для корректной работы параметрического стабилизатора на входе всегда должно быть напряжение, превышающее напряжение стабилизации стабилитрона, то есть с запасом примерно 15-25%”
Поскольку ток стабилизации такого параметрического стабилизатора слишком мал, параметрический стабилизатор обычно используется в источниках питания как элемент схемы стабилизатора, где помимо самого стабилизатора имеются элементы регулирования напряжения, транзисторы мощные.
Примером может служить схема регулируемого стабилизатора (блока питания).
В современной электронике параметрические стабилизаторы применяются все реже, в основном на специальных микросхемах, которые представляют собой достаточно мощные стабилизаторы с очень хорошим коэффициентом стабилизации, они компактны и удобны в использовании.
Но о них мы поговорим в следующий раз. Однако параметрические стабилизаторы можно встретить во множестве различных электронных схем, поэтому необходимо с ними ознакомиться и понять элементарный принцип работы.
Принцип действия
Зенеровский диод был открыт американским физиком Кларенсом Мелвином Зенером, в честь которого он и был назван. Электрический пробой p-n перехода может быть вызван туннельным пробоем (в этом случае пробой называется зенеровским), лавинным пробоем, пробоем в результате тепловой неустойчивости, возникающей из-за деструктивного саморазогрева токами утечки.
И инженеры проектируют эти изделия таким образом, чтобы туннелирование и/или лавинное разрушение происходило задолго до того, как возникнет вероятность теплового разрушения.
Величина напряжения пробоя зависит от концентрации примесей и способа легирования p-n-перехода. Чем выше концентрация примесей и больше их градиент в переходе, тем меньше обратное напряжение, при котором происходит пробой.
- Туннельный пробой (Зинер) возникает в полупроводнике при напряженности электрического поля в pn-зоне 106 В/см. Такое высокое напряжение может иметь место только в высоколегированных диодах. При напряжениях пробоя в диапазоне от 4,5 до 6,7 В сосуществуют туннельный и лавинный эффекты, а при напряжениях пробоя ниже 4,5 В остается только туннелирование.
- В стабилитронах с низким уровнем легирования или меньшими градиентами легирования присутствует только лавинный механизм пробоя, появляющийся при напряжении пробоя около 4,5 В. А при напряжении выше 7,2 В остается только лавинный эффект и полностью исчезает туннельный эффект
Как было сказано выше, при прямом подключении стабилитрон прямого подключения ведет себя так же, как и обычный диод: пропускает ток. Различия между ними возникают при обратном соединении.
Обычный диод при обратном включении блокирует ток, а стабилитрон при достижении обратным напряжением значения, называемого напряжением стабилизации, начинает пропускать ток в обратном направлении. Это связано с тем, что при приложении к стабилитрону напряжения, превышающего U ном устройства, в полупроводнике происходит процесс, называемый пробоем. Разлом может быть тоннельным, лавинным, термальным. В результате неисправности ток, протекающий через стабилитрон, увеличивается до максимального значения, ограниченного резистором. После достижения напряжения пробоя ток остается примерно постоянным в широком диапазоне обратных напряжений. Точка, в которой напряжение активирует ток, может быть очень точно установлена в процессе легирования. Следовательно).
Стабилитрон используется только в режиме «обратного смещения», то есть его анод подключен к источнику питания «-». Способность стабилитрона инициировать обратный ток при достижении напряжения пробоя используется для регулирования и стабилизации напряжения при изменении напряжения питания или подключенной нагрузки. Использование стабилитрона позволяет обеспечить постоянное выходное напряжение подключенного потребителя при колебаниях напряжения питания или изменении тока потребителя.
Вольт-амперная характеристика
ВАХ стабилитрона, как и обычного диода, имеет две ветви: прямую и обратную. Прямая ветвь — это режим работы традиционного диода, а обратная характеризует работу стабилитрона. Стабилитрон называется опорным диодом, а источник напряжения, в цепи которого имеется стабилитрон, опорным.
В рабочей обратной ветви опорного диода имеется три основных значения обратного тока:
- Минимум. При силе тока ниже минимального значения стабилитрон остается закрытым.
- оптимальный. При изменении тока в широких пределах между точками 1 и 3 величина напряжения меняется незначительно.
- Максимум. Когда ток превышает максимальное значение, эталонный диод перегревается и выходит из строя. Максимальное значение тока ограничено максимально допустимой рассеиваемой мощностью, которая сильно зависит от внешних температурных условий.
Области применения
Основная область применения этих элементов – непрерывная стабилизация напряжения на маломощных ИП или на отдельных узлах, мощность которых не превышает десятков ватт. С помощью опорных диодов обеспечивают нормальный режим работы транзисторов, микросхем и микроконтроллеров.
В стабилизаторах простой конструкции стабилитрон является одновременно источником опорного напряжения и стабилизатором. В более сложных конструкциях стабилитрон служит только источником опорного напряжения, а для регулирования мощности используется внешний силовой транзистор.
Термокомпенсированные стабилитроны и детали со скрытой структурой востребованы как дискретные интегральные источники опорного напряжения. Для защиты электрооборудования от перенапряжений разработаны импульсные лавинные стабилитроны. Для защиты входов электроприборов и затворов полевых транзисторов в схеме установлены обычные маломощные стабилитроны. Полевые транзисторы с изолированным затвором (ПИН) изготовлены из кристалла, в котором расположены: защитный стабилитрон и силовой транзистор.
Основные характеристики
В паспорте стабилизатора диода указаны следующие параметры:
- Номинальное напряжение стабилизации Uст. Этот параметр выбирается производителем устройства.
- Диапазон рабочего тока. Минимальный ток: значение тока, при котором начинается процесс стабилизации. Максимальный ток – это значение, выше которого устройство разрушается.
- Максимальная рассеиваемая мощность. В маломощных элементах это паспортное значение. В паспортах мощных стабилитронов для расчета условий охлаждения производитель указывает: максимально допустимую температуру полупроводника и коэффициент термического сопротивления корпуса.
Кроме параметров, указанных в паспорте, стабилитроны характеризуются и другими значениями, среди них:
- Дифференциальное сопротивление. Это свойство определяет нестабильность устройства по напряжению питания и току нагрузки. Первый недостаток устраняется питанием стабилизирующего диода от источника постоянного тока, а второй подключением буферного усилителя постоянного тока с эмиттерным повторителем между стабилитроном и нагрузкой.
- Температурный коэффициент напряжения. По стандарту эта величина равна отношению между относительным изменением напряжения стабилизации и абсолютным изменением температуры наружного воздуха. У нетермостабилизированных стабилитронов при нагреве от +25°С до +125°С напряжение стабилизации изменяется на 5-10% от исходного значения.
- Дрейф и шум. Эти характеристики для обычных стабилитронов не определяются. Для прецизионных устройств это очень важные свойства. В обычных (непрецизионных) стабилитронах шум создают: большое количество примесей и дефектов кристаллической решетки в области p-n перехода. Способы снижения шума (при необходимости): защитная пассивация оксидом или стеклом (примеси направлены внутрь кристалла) или перемещение p-n перехода внутрь кристалла. Второй способ более радикальный. Он востребован в малошумящих диодах со скрытой структурой.
Номинальное напряжение стабилизации
Первый параметр стабилитрона, на который нужно обратить внимание при выборе, это напряжение стабилизации, которое определяется начальной точкой лавинного пробоя. Он начинается с выбора устройства для использования в цепи. У разных экземпляров обычных стабилитронов, даже одного типа, разброс напряжения в районе нескольких процентов, у прецизионных разница меньше. Если номинальное напряжение неизвестно, его можно определить, собрав простую схему. Вы должны подготовить:
- балластное сопротивление 1…3 кОм;
- источник регулируемого напряжения;
- вольтметр (можно использовать тестер).
Нужно поднять напряжение питания от нуля, контролируя подъем напряжения на стабилитроне вольтметром. В какой-то момент он остановится, несмотря на дальнейшее увеличение входного напряжения. Это и есть фактическое напряжение стабилизации. Если нет регулируемого питания, можно использовать блок питания с постоянным выходным напряжением заведомо выше Uстабилизации. Схема и принцип измерения остаются прежними. Но есть риск выхода из строя полупроводникового прибора из-за чрезмерного рабочего тока.
Стабилитроны применяются для работы с напряжениями от 2…3 В до 200 В. Для формирования стабильного напряжения ниже этого диапазона применяют другие устройства — стабилизаторы, работающие на прямой секции ВАХ.
Диапазон рабочих токов
Ток, при котором стабилитроны выполняют свою функцию, ограничен сверху и снизу. Снизу она ограничена началом линейного участка обратной ветви ВАХ. При меньших токах характеристика не обеспечивает режим постоянного напряжения.
Верхнее значение ограничено максимальной рассеиваемой мощностью, на которую способно полупроводниковое устройство, и зависит от его конструкции. Стабилитроны в металлическом корпусе рассчитаны на больший ток, но не стоит забывать об использовании теплоотводов. Без них максимально допустимая рассеиваемая мощность будет значительно ниже.
Дифференциальное сопротивление
Еще одним параметром, определяющим работу стабилитрона, является дифференциальное сопротивление Rст. Он определяется как отношение изменения напряжения ΔU к вызвавшему его изменению тока ΔI. Эта величина имеет размерность сопротивления и измеряется в омах. Графически это касательная к наклону рабочего участка объекта. Очевидно, что чем меньше сопротивление, тем лучше качество стабилизации. Для идеального стабилитрона (которого на практике не существует) Rст равно нулю: любое увеличение тока не вызовет изменения напряжения, а участок характеристики IV будет параллелен оси у.
Характеристики диода Зенера
Стабилитроны имеют следующие типичные характеристики. Vz – напряжение стабилизации. В документации указано два значения этого параметра: максимальное и минимальное значение напряжения стабилизации. Iz — минимальный ток стабилизации. Zz — сопротивление стабилитрона. Izk и Zzk: текущее и динамическое сопротивление на постоянном токе. Ir и Vr — максимальные ток утечки и напряжение при данной температуре. Tc – температурный коэффициент. Izrm — максимальный ток стабилизации стабилитрона.
Стабилитроны широко используются как самостоятельные элементы стабилизаторов, а также как источники образцовых напряжений (опорных напряжений) в транзисторных стабилизаторах. Для получения небольших образцовых напряжений стабилитроны также включают в прямом направлении, как и обычные диоды, поэтому напряжение стабилизации стабилитрона будет составлять от 0,7 до 0,8 вольт.
Максимальная мощность, рассеиваемая корпусом стабилитрона, обычно находится в диапазоне от 0,125 до 1 Вт. Этого, как правило, достаточно для нормальной работы схем защиты от импульсных помех и построения маломощных стабилизаторов.
Немного теории
Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильный статус. Последнее не про Россию, конечно :-). Если заглянуть в толковый словарь, можно толково различить, что такое «стабильность». В первых строках Яндекс мне сразу дал обозначение этого слова: стабильный — значит постоянный, стабильный, неизменный. Но чаще всего этот термин используется в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения параметра. Это может быть ток, напряжение, частота сигнала и другие характеристики. Отклонение сигнала от любого заданного параметра может привести к неисправности электронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому в электронике очень важно, чтобы все работало стабильно и не глючило.
В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение. Работа электронного оборудования зависит от величины напряжения. Если переключиться на меньшую сторону, или, что еще хуже, на большую сторону, оборудование в первом случае может работать некорректно, а во втором случае может даже раскачиваться ярким пламенем. Для предотвращения скачков и провалов напряжения придуманы различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из фразы, они используются для стабилизации напряжения «игры.
Стабилитрон или диод Зенера
Простейшим стабилизатором напряжения в электронике является радиоэлемент стабилитрон. Его также иногда называют диодом Зенера. На схемах стабилитроны обозначаются так: вывод с одной «шапочкой» называется так же, как и у диода — катод, а другой вывод — анод. Стабилитроны выглядят так же, как диоды. На фото ниже слева популярный вид современного стабилитрона, а справа один из образцов из СССР. Если внимательно посмотреть на советский стабилитрон, то можно увидеть на нем вот такое схематическое обозначение, указывающее, где у него катод, а где анод.
Способы включения – последовательное и параллельное
Для деталей импортного производства в прилагаемых документах не регламентированы ситуации, при которых возможно последовательное или параллельное соединение. В документации на отечественные эталонные диоды можно встретить два указания:
- В устройствах малой и средней мощности любое количество однорядных стабилитронов может быть соединено последовательно или параллельно.
- В устройствах средней и большой мощности можно последовательно включать любое количество однорядных стабилизирующих диодов. При параллельном подключении должны быть выполнены расчеты. Суммарная рассеиваемая мощность всех параллельно включенных стабилитронов не должна превышать мощность одной детали.
Допускается последовательное соединение опорных диодов разных серий, если рабочие токи создаваемой цепи не превышают токов стабилизации для каждой серии, установленных в цепи.
На практике для умножения напряжения стабилизации чаще всего применяют последовательное соединение двух или трех стабилитронов. К этой мере прибегают, если не удалось довести деталь до нужного напряжения или необходимо создать высоковольтный стабилитрон. При последовательном соединении напряжения отдельных элементов складываются. В основном такой тип соединения используется при сборке стабилизаторов высокого напряжения.
Параллельное соединение деталей служит для увеличения тока и мощности. Однако на практике такой тип соединения применяется редко, так как разные экземпляры опорных диодов, даже одного типа, не имеют точно одинаковых напряжений стабилизации. Поэтому при параллельном соединении разряд произойдет только в части с наименьшим напряжением стабилизации, а в остальных пробой не произойдет. При возникновении неисправности одни стабилитроны в такой схеме будут недогружены, а другие перегружены.
Для стабилизации переменного напряжения стабилитроны включены последовательно и встречно. В первом полупериоде синусоиды переменного тока один элемент выполняет функции обычного диода, а второй выполняет функции стабилитрона. Во втором полупериоде элементы меняют функцию. Форма выходного напряжения отличается от входного. Его конфигурация напоминает трапецию. Это связано с тем, что напряжение, превышающее напряжение стабилизации, будет срезано и будут срезаны вершины синусоиды. Последовательное соединение и встречный стабилитрон можно использовать в термостабилизированном стабилитроне.
Составные стабилитроны
Составной стабилитрон: устройство, используемое в ситуациях, когда необходимы токи и мощности большего значения, чем позволяют технические условия. В этом случае между стабилизирующим диодом и нагрузкой включается буферный усилитель постоянного тока. В схеме коллекторный переход транзистора включен параллельно диоду стабилизатора, а эмиттерный переход включен последовательно.
Обычная схема составного стабилитрона не предназначена для приложений постоянного тока. Но добавление диодного моста делает составной стабилитрон системой двойного действия, которая может работать как с прямым, так и с обратным током. Такие стабилитроны еще называют двойными или двуханодными. Стабилитроны, которые могут работать с напряжением только одной полярности, называются несимметричными. А составные стабилитроны, способные работать при любом направлении тока, называются симметричными.
Виды стабилитронов
На современном рынке электроники существует широкий ассортимент стабилитронов, предназначенных для конкретных приложений.
Прецизионные
Эти устройства обеспечивают высокую стабильность выходного напряжения. К ним предъявляются дополнительные требования по временной нестабильности напряжения и температурному коэффициенту напряжения. К прецизионным устройствам относятся:
- Термически компенсируется. Схема термокомпенсированного стабилитрона включает последовательно соединенные: стабилитрон с номинальным напряжением 5,6 В (с положительным температурным коэффициентом) и диод прямого освещения (с отрицательным коэффициентом). При последовательном соединении этих элементов температурные коэффициенты компенсируют друг друга. Вместо диода в схеме можно использовать второй стабилитрон, включенный последовательно и встречно.
- Со скрытой структурой. Ток пробоя в обычном стабилитроне сосредоточен в слое кремния вблизи поверхности, где находится максимальное количество примесей и дефектов решетки. Эти конструктивные несовершенства вызывают шум и нестабильную работу. В деталях со скрытой структурой ток пробоя «загоняется» в кристалл, образуя глубокий островок проводимости р-типа.
Быстродействующие
Для них характерны: низкое значение барьерной емкости, всего десятки пикофарад, и короткий период переходного процесса (наносекунды). Такие особенности позволяют эталонному диоду ограничивать и стабилизировать кратковременные импульсы напряжения.
Стабилизирующие диоды могут быть рассчитаны на стабилизацию напряжения от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. Высоковольтные стабилитроны устанавливаются в специальные охладители, способные обеспечить необходимую теплоотдачу и защитить элемент от перегрева и последующего разрушения.
Регулируемые стабилитроны
При изготовлении стабилизированных блоков питания может отсутствовать необходимый стабилитрон. В данном случае собрана регулируемая схема стабилитрона.
Нужное напряжение диода стабилизатора подбирается с помощью резистора R1. Для настройки схемы вместо резистора R1 подключается переменный резистор номиналом 10 кОм. После получения нужного значения напряжения определяют результирующее сопротивление, и на постоянное место устанавливают резистор нужного номинала. Для этой схемы можно использовать транзисторы КТ342А, КТ3102А.
Способы маркировки
На корпусе детали имеется буквенная или буквенно-цифровая маркировка, характеризующая электрические свойства и назначение устройства. Есть два типа меток. Детали в стеклянном корпусе маркируются обычным способом. На поверхности элемента напряжение стабилизации написано буквой V, которая выполняет роль десятичной точки. Менее понятен знак из четырех цифр и буквы в конце. Его можно расшифровать только с помощью даташита.
Еще одним способом обозначения диодов стабилизатора является цветовая маркировка. Часто используется японский вариант, который состоит из двух или трех цветных колец. Если колец два, то каждое из них обозначает определенное число. Если второе кольцо применяется в двойном варианте, это означает, что запятая должна быть поставлена между первой и второй цифрами.
Как отличить стабилитрон от обычного диода
Оба элемента имеют одинаковое обозначение на схеме. На практике отличить стабилитрон от обычного диода и даже узнать его номинал, если он не превышает 35 В, можно с помощью приспособления для мультиметра.
Схема приставки к мультиметру
Для реализации генератора широтно-импульсной модуляции используется специализированная ИМС MC34063. Для обеспечения гальванической развязки между источником питания и измерительной частью цепи контролируют напряжение на первичной обмотке трансформатора. Это позволяет сделать выпрямитель на VD2. Точка стабилизации выходного напряжения задается резистором R3. Напряжение на конденсаторе С4 около 40 В. Стабилизатор тока А2 и проверяемый опорный диод образуют параметрический стабилизатор, а подключенный к выводам схемы мультиметр позволяет определить напряжение стабилитрона.
Если диод подключить в обратной полярности (анод к «-«, а катод к «+»), то мультиметр для обычного диода покажет 40 В, а для стабилитрона — напряжение стабилизации.
Для определения работоспособности стабилитрона с известным номиналом используется простая схема, состоящая из источника питания и токоограничивающего резистора сопротивлением 300…500 Ом. В этом случае с помощью мультиметра определяется не переходное сопротивление, а напряжение. Включите элементы, как показано на схеме, и измерьте напряжение на стабилитроне.
Медленно увеличивайте напряжение питания. При значении напряжения стабилизации напряжение на стабилитроне должно перестать расти. Если это произошло, то элемент рабочий. Если при последующем увеличении напряжения ИП диод не начал стабилизироваться, то он не работает.
Как правильно подобрать стабилитрон?
Зенеровские диоды являются стабилизаторами малой мощности. Поэтому их надо выбирать так, чтобы через них мог проходить весь зарядный ток плюс минимальный ток стабилизации без перегрева.
Чтобы правильно выбрать стабилитрон для электрической цепи, необходимо знать следующие параметры: минимальное и максимальное входное напряжение, выходное напряжение, минимальный и максимальный ток нагрузки. Напряжение стабилизации стабилитрона равно выходному напряжению. А для расчета максимального тока, который может пройти через стабилитрон в конкретной цепи, и мощности, рассеиваемой при максимальном токе, лучше всего воспользоваться онлайн-калькулятором.
Как проверить стабилитрон
Проверить исправность стабилитрона с помощью простого мультиметра достаточно просто и быстро. Для этого мультиметр необходимо перевести в «диагностический» режим, обычно обозначаемый знаком диода. Затем, если прикоснуться положительным щупом мультиметра к аноду, а отрицательным щупом к катоду, то на дисплее прибора учета мы увидим определенное значение падения напряжения на p-n переходе. Так как к полупроводниковому прибору приложено прямое напряжение (см прямую ветвь ВАХ), опорный диод откроется.
Теперь, если щупы мультиметра поменять местами, подав обратное напряжение на выводы полупроводникового прибора (см обратную ветвь ВАХ), то он защелкнется и не будет проводить ток. Измеритель будет отображать одну единицу, указывая на бесконечно высокое сопротивление.
Если в обоих случаях мультиметр показывает одну единицу или издает звуковой сигнал, то стабилитрон использовать нельзя.
Проверка мультиметром
Плохой стабилитрон влияет на напряжение стабилизации блока питания, что влияет на работоспособность оборудования. Поэтому специалисту важно знать, как проверить исправность стабилитрона мультиметром.
Проверка проводится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор будет показывать минимальное сопротивление, а в обратном направлении — бесконечность. Это указывает на исправность полупроводника.
Аналогично проверяется стабилитрон мультиметром в режиме проверки диодов. При этом на экране будет отображаться падение напряжения в районе 400-600 мВ в прямом направлении. Наоборот, либо I, левая часть экрана .0L, либо какой-то другой знак, говорящий о «бесконечности» в размерах.
На следующем рисунке показан метод проверки с помощью мультиметра.
Если диод пробит, звук будет в обе стороны. В этом случае схема может показывать незначительное отклонение сопротивления от 0. При нарушении p-n перехода независимо от направления зажигания показания прибора будут отсутствовать.
Аналогично можно проверить стабилитрон, не выпаивая его из схемы. Но в этом случае прибор всегда будет показывать сопротивление параллельно ему соединенных элементов, что в ряде случаев сделает невозможным проверку таким способом.
Однако такая проверка китайским тестером не является полной, потому что проверка делается только на отказ или обрыв перехода. Для полной проверки нужно собрать небольшую схему. Пример такой схемы для проверки напряжения стабилитрона вы можете посмотреть на видео ниже.
Как проверять диод мультиметром
Диод – это элемент, который проводит электричество в одном направлении. Если повернуть в этом направлении, диод закроется. Только при соблюдении этого условия элемент считается исправным. В большинстве моделей тестеров уже есть функция проверки диода тестером. Перед началом проверки рекомендуется подключить два щупа мультиметра, чтобы убедиться в его работоспособности, а затем выбрать «режим проверки диодов». Если тестер аналоговый, эта операция выполняется в режиме омметра.
Проверка диодов мультиметром не требует дополнительных навыков. Для проверки работы элемента необходимо сделать прямое подключение, поэтому подключите анод к положительному значению (красный щуп), а катод к отрицательному значению (черный). На дисплее или шкале прибора должно появиться значение напряжения пробоя диода, этот показатель составляет в среднем от 100 до 800 мВ. Если делать обратную заделку (менять электроды), значение не будет больше единицы. Из этого можно сделать вывод, что сопротивление прибора огромно и он не проводит электричество. Если все происходит именно так, как описано выше, электроника ремонтопригодна и работоспособна.
Бывают ситуации, когда при подключении щупов диод пропускает ток в обоих направлениях или вообще не пропускает (значения для прямого и обратного переключения равны единице). В первом случае это означает, что диод пробит, а во втором случае он перегорел или пробит. Такая электроника неисправна и легко проверяется тестером.
Как проверять светодиод
Если говорить о светодиоде, то алгоритм проверки аналогичен, но тот факт, что при прямом включении этот тип диода светится, еще больше облегчит задачу. Конечно, это в конечном итоге позволит убедиться, что все в порядке. Но бывает, что надо проверить стабилитроны. Стабилитрон — одна из разновидностей диодов, его основное назначение — поддержание стабильного выходного напряжения вне зависимости от изменения уровня тока. К сожалению, в мультиметрах еще не реализована специальная функция для проверки электронных элементов этого типа.
Однако зачастую заставить их звучать можно по тому же принципу, что и с диодами. Но многие опытные радиолюбители говорят, что проверить стабилитрон цифровым тестером очень хлопотно. Причина этого в том, что напряжение на стабилитроне должно быть меньше напряжения на выходах мультиметра. Это связано с тем, что из-за низкого напряжения можно считать неисправной работающую модель, снижается точность показаний.
Если при проверке диода необходимо обращать внимание на величину напряжения пробоя, то в случае со стабилитронами показательным будет сопротивление. Этот показатель должен быть между 300 и 500 Ом. И аналогично алгоритму действий с диодами:
- Если ток проходит в обоих направлениях, это называется пробоем,
- Если сопротивление слишком велико, это разрыв.
Также важно помнить, что цифровое значение при звучании стабилитрона будет больше, чем значение обычных диодов. Если вам нужно отличить один элемент от другого, вам поможет такая проверка.
Стабилитроны, испытания которых не принесли желаемых результатов, изобретатели часто испытывают с помощью дополнительных устройств, иногда проектируя их самостоятельно. Одним из самых простых способов является использование блока питания с возможностью изменения напряжения для проверки. К аноду нужно сначала подключить резистор, имеющий оптимальное значение сопротивления для стабилитрона, а затем подключить блок питания. Затем измеряется напряжение на диоде, оно нарастает параллельно на блоке. При достижении уровня напряжения стабилизации этот показатель должен перестать расти. В данном случае стабилитрон исправен, при любом отличии от приведенной выше схемы он неисправен.
Проверка транзистор-тестером
Проверить работоспособность полупроводниковых элементов можно с помощью универсального тестера радиодеталей. Его часто называют тестером транзисторов.
Это универсальный измерительный прибор с цифровым индикатором. С помощью тестера транзисторов можно проверить различные радиодетали. К ним относятся резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. А также полупроводниковые приборы, транзисторы, тиристоры, диоды, стабилитроны, супрессоры и др.
Для проверки работоспособности зажмите деталь на панели ЗИФ (специальный разъем с рычагом для зажима элементов), после чего на экран выводится схемное обозначение элемента. Однако элементы, рассматриваемые в этой статье, испытываются как обычные диоды. Так что не стоит ожидать, что тестер транзисторов определит, какое напряжение имеет стабилитрон. Для этого нужно еще собрать схему наподобие показанной выше или наподобие той, которую мы рассмотрим ниже.
Рекомендуем посмотреть видео о том, что такое универсальный тестер транзисторов и как с его помощью проверять электронные компоненты.
Тестер, как и мультиметр, проверяет целостность p-n перехода и правильно определяет напряжение стабилизации стабилитронов до 4,5 вольт.
При ремонте оборудования рекомендуется заменить стабилизирующий элемент на новый. Вне зависимости от наличия рабочего p-n перехода. Потому что велика вероятность того, что напряжение стабилизации диода изменилось или может произвольно измениться в процессе работы оборудования.
Схема для проверки
Рассмотрим еще одну простую схему для определения напряжения стабилизации, состоящую из:
- Регулируемый блок питания. Постоянное напряжение должно плавно меняться потенциометром от 0 до 50В (чем выше максимальное напряжение, тем больший диапазон элементов можно проверить). Это позволит вам протестировать практически любой маломощный стабилитрон.
- Набор токоограничивающих резисторов. Обычно они имеют рейтинг 1Ком, 2.2Ком и 4.7Ком, но могут быть и больше. Все зависит от стабилизации напряжения и тока.
- Вольтметр можно использовать обычный мультиметр.
- Блок с пружинными контактами. Он должен иметь несколько ячеек, чтобы можно было соединить полупроводники с разными корпусами.
Для проверки подключают стабилитрон по схеме выше и постепенно увеличивают напряжение на блоке питания от 0. При этом контролируют показания вольтметра. Как только напряжение на элементе перестанет расти, независимо от его увеличения в блоке питания, это будет стабилизация напряжения.
Если пункт отмечен галочкой, данные, полученные при измерении, сравниваются с таблицей в справочнике параметров.
Обратите внимание, что стабилитроны могут выпускаться в различных исполнениях. Например, КС162 выпускаются в керамических корпусах, КС133 в стеклянных, Д814 и Д818 в металлических.
Вот характеристики некоторых распространенных бытовых стабилитронов:
- КС133а напряжение стабилизации 3,3В, выпускается в стеклянном корпусе;
- КС147а поддерживает напряжение 4,7 В, корпус стеклянный;
- КС162а — 6,2В, керамический корпус;
- КС175а — 7,5 В, имеет керамический корпус;
- КС433а — 3,3 В, выпускается в металлическом корпусе;
- КС515а — 15В, металлический корпус;
- КС524г — в керамическом корпусе на напряжение 24 В;
- КС531в — 31В, керамический корпус;
- КС210б — напряжение стабилизации 10 В, керамический корпус;
- Д814а — 7-8,5 В, в металлическом корпусе;
- Д818б — 9В, металлический корпус;
- D817b — 68 В, в металлическом корпусе.
Для проверки стабилитрона с высокими стабилизирующими напряжениями используется другая схема, которая показана на рисунке ниже.
Управление осуществляется так же, как описано. Подобные устройства выпускают китайские производители.
Однако можно собрать простейшую схему для проверки стабилитронов мультиметром. Это хорошо показано в следующем видео.
Следует отметить, что показанная на видео электрическая схема не рекомендуется, так как небезопасна и требует соблюдения техники безопасности. Иначе можно пораниться (в лучшем случае).
Примеры из практики
Иногда стабилитроны проверяют на осциллографе, но для этого нужно собрать специальную схему.
На следующем рисунке показан декодер и его подключение к осциллографу.
Однако проверку с помощью осциллографа должен проводить специалист, хорошо умеющий им пользоваться.
Стабилитроны часто используются в качестве ограничивающих или предохранительных устройств. Например, в качестве защиты от перенапряжения в жестком диске, а точнее в его вводе питания стоят стабилитроны или супрессоры на 6 и 14 вольт. Превышение напряжения приводит к его пробою или перегоранию. Для проверки они просто выпаивают эти элементы и проверяют винчестер без них. Если все горит, то это стабилитроны. Их заменяют новыми.
Еще пример из практики ремонта скутеров, то есть после неправильной установки сигнализации (и не только) иногда выходит из строя стабилитрон, установленный на зажигании Хонда Дио 34. Он снижает напряжение бортовой сети с 12 В до 10, после чего скутер можно заводить. Если элемент вышел из строя, мопед не заведется. Полупроводник можно заменить на аналогичный с напряжением 3,9. Аналогичная ситуация и в других моделях скутеров Honda: AF35, AF51 и т.д.
Тестирование варикапов
В отличие от обычных диодов p-n переход варикапов имеет непостоянную емкость, величина которой пропорциональна обратному напряжению. Открытый или короткий тест для этих элементов делается так же, как и для обычных диодов. Для проверки емкости вам понадобится мультиметр с аналогичной функцией. Для проверки потребуется установить соответствующий режим мультиметра, как показано на фото (А), и вставить деталь в разъем конденсатора. Как правильно заметил один из комментаторов этой статьи, невозможно определить емкость варикапа, не работая при номинальном напряжении.
Поэтому, если возникнет проблема с идентификацией по внешнему виду, потребуется собрать простенькую приставку для мультиметра (повторюсь для критиков, то есть цифровой мультиметр с функцией измерения емкости проверки конденсатора, например , УТ151Б). Устройство необходимо настроить. Все очень просто, собранный прибор подключается к измерительному прибору (мультиметру с функцией измерения емкости). Питание должно быть от (важно) стабилизированного блока питания с напряжением 9 вольт (например, батарейка Крона). Изменяя емкость подстрочного конденсатора (С2), добиваемся показания индикатора 100 пФ. Мы вычтем это значение из показаний прибора.
Этот вариант не идеален, необходимость его практического применения сомнительна, но схема наглядно демонстрирует зависимость емкости варикапа от номинального напряжения.
Проверка супрессора (TVS-диода)
Защитный диод, он же ограничительный стабилитрон, супрессор и TVS диод. Эти элементы бывают двух типов: симметричные и асимметричные. Первые используются в цепях переменного тока, вторые – в цепях постоянного тока. Если вкратце пояснить принцип работы такого диода, то он выглядит следующим образом:
Увеличение входного напряжения вызывает уменьшение внутреннего сопротивления. В результате ток в цепи увеличивается, что приводит к перегоранию предохранителя. Преимущество устройства заключается в быстроте реакции, что позволяет принимать на себя избыточное напряжение и защищать устройство. Скорость срабатывания является основным преимуществом защитного диода (ТВС.
Теперь для проверки. Он ничем не отличается от обычного диода. Правда есть одно исключение — стабилитроны, которые тоже можно отнести к семейству ТВС, но по сути это быстродействующий стабилитрон, работающий по механизму «лавинного пробоя» (эффект Зенера). Но, проверка работоспособности сводится к обычному прозвону. Создание условий отключения приводит к отказу элемента. Другими словами, нет возможности проверить защитные функции TVS-диода, это все равно, что проверить спичку (исправна она или нет), пытаясь ее поджечь.
Тестирование высоковольтных диодов
Проверить высоковольтный диод микроволновки так же, как и обычный, не получится, учитывая его характеристики. Для проверки этого элемента вам потребуется собрать схему (показана на рисунке ниже), подключенную к источнику питания на 40-45 вольт.
Для проверки большинства элементов этого типа будет достаточно напряжения 40-45 вольт, методика проверки такая же, как и для обычных диодов. Сопротивление резистора R должно быть в пределах от 2 кОм до 3,6 кОм.
Диоды туннельного и обращенного типа
Учитывая, что ток, протекающий через диод, зависит от приложенного к нему напряжения, проверка состоит в анализе этой зависимости. Для этого нужно собрать схему, например, как показано на рисунке.
Список статей:
- VD – испытуемый диод туннельного типа;
- Вверху: любой источник гальванической энергии с током разряда около 50 мА;
- Резисторы: R1 — 12Ом, R2 — 22Ом, R3 — 600Ом.
Выставленный на мультиметре диапазон измерения не должен быть меньше максимального тока диода, этот параметр указывается в техпаспорте радиоэлемента.
Алгоритм тестирования:
- максимальное значение устанавливается на переменном резисторе R3;
- проверяемый элемент подключают, соблюдая полярность, указанную на схеме;
- уменьшая значение R3, наблюдаем за показаниями прибора учета.
Если элемент исправен, то в процессе измерения прибор покажет увеличение тока до I max диода, после чего последует резкое снижение этого значения. При дальнейшем увеличении напряжения ток уменьшится до I мин, после чего снова начнет расти.
Тестирование без выпайки
Как показывает практика, не всегда возможно проверить диод без пайки, когда он находится на плате, как и другие радиодетали (например, транзистор, конденсатор, тиристор и т.п.). Это связано с тем, что элементы схемы могут выдавать ошибку. Поэтому перед проверкой диода его необходимо выпаять. Стабилитрон относится к электронным устройствам с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Его свойства характерны для обычного диода. Но есть и существенная разница между ним и диодом. Для проверки исправности стабилитрона можно использовать множество различных лабораторных приборов и стендов. На практике для ремонта электронной начинки радиолюбители используют мультиметры или тестеры со стрелочной шкалой индикации.
На примере можно рассмотреть, как этим прибором проверить стабилитрон, не прибегая к сложным и длительным лабораторным экспериментам. Его работа основана на нелинейной вольт-амперной характеристике p-n перехода. Отличие диодов и светодиодов заключается в наличии зоны пробоя на ВАХ. Он показывает, что при увеличении тока в нагрузке напряжение практически не меняется. Это свойство называется стабилизацией, а электронный элемент – стабилитроном. Устройства, в которых они используются, называются стабилизаторами. Стабилитроны в основном изготавливаются в стеклянном или металлическом корпусе. Бывают низкого и высокого напряжения. Чтобы убедиться в исправности элемента, его проверяют мультиметром.
Порядок проверки
Для проверки исправности детали мультиметр используется в режиме измерения сопротивления или в режиме проверки диодов. Тестером или мультиметром стабилитроны прозваниваются точно так же, как и диоды. Щупы прикладывают к выводам стабилитрона и снимают показания со шкалы индикации. Измерения следует производить в прямом и обратном направлении, то есть сначала подаем плюс мультиметра к катоду, а затем к аноду стабилитрона. Прибор должен показывать в первом случае бесконечное сопротивление, а во втором случае единицы или десятки Ом.
Такие показатели говорят об исправности стабилитрона. Если измерение сопротивления показывает бесконечность в обе стороны, это свидетельствует об обрыве p-n перехода и неисправности. Бывает, что при звучании стабилитрона мультиметр показывает десятки и сотни Ом в обе стороны. В этом случае похоже, что стабилитрон пробит. Это вывод, который можно было бы сделать, если бы это был обычный диод. Но в случае со стабилитроном такой вывод неправильный, скорее всего правильный. Это объясняется наличием напряжения пробоя.
Прикладывая щупы мультиметра к выводам стабилитрона, подается напряжение от внутреннего источника питания мультиметра. Если напряжение источника питания выше значения напряжения пробоя, на шкале индикации будет отображаться сопротивление в десятки и сотни Ом. Если мультиметр имеет блок питания с напряжением, например, 9 вольт, то все проверяемые стабилитроны с напряжением стабилизации менее 9 вольт при измерении будут показывать неисправность.
Постатейное описание чека имеет вид:
- на приборе выбирается режим измерения сопротивления;
- щупы подключаются к выходам детали;
- оцениваются показания прибора, отображаемые на экране.
При подключении собственного источника питания мультиметра плюсовым щупом к аноду на дисплее можно фиксировать показания сопротивления от долей ома до их единиц. После замены измерительных щупов рабочим элементом получается бесконечно большое сопротивление. Учитывая, что стабилитрон ведет себя как простой диод, установите диапазон измерения в кОм. При этом сопротивление радиодетали в рабочем состоянии достигает сотен кОм.
Информация. Показания, выдаваемые тестером на экране, часто вводят в заблуждение при измерении проводимости. Одно и то же высокое сопротивление при разных подключениях датчиков не всегда означает отказ элемента. Напряжение внутреннего источника, подаваемого для измерений, может превышать номинальное напряжение пробоя, и в этом случае полученные результаты будут ложными.
Тестирование светодиодов
Тестирование светодиодов практически ничем не отличается от тестирования диодов выпрямителя. Как это сделать было описано выше. Таким же методом проверяем светодиодную ленту (точнее ее smd элементы), инфракрасный светодиод и лазер. К сожалению, мощный радиоэлемент из этой группы, имеющий повышенное рабочее напряжение, не может управляться таким образом. В этом случае вам также понадобится стабилизированный блок питания. Алгоритм тестирования следующий:
- соберите схему, как показано на рисунке. Рабочее напряжение светодиода указано в блоках питания (указано в техпаспорте). Диапазон измерения на мультиметре должен быть до 10 А. Обратите внимание, что зарядное устройство можно использовать как блок питания, но тогда необходимо добавить токоограничивающий резистор;
Измерение номинального тока в светодиоде:
- измерить номинальный ток и отключить блок питания;
- установить режим мультиметра, позволяющий измерять постоянное напряжение до 20 В, и подключить прибор параллельно проверяемому элементу;
- включить блок питания и снять параметры рабочего напряжения;
- полученные данные сравниваем с указанными в техпаспорте и на основании этого анализа определяем работоспособность светодиода.
Основные неисправности стабилитрона
Работоспособность детали, расположенной в блоках оборудования, можно определить, зная основные неисправности. К ним относятся следующие повреждения или отклонения:
- пробой перехода;
- утес;
- неправильное напряжение;
- неточный ток.
Если первые два пункта не вызывают сомнений, то следующие два положения относятся к неявному ущербу.
Внимание! Когда измеренное мультиметром прямое падение напряжения на стабилитроне соответствует заявленному значению, значит, элемент исправен.
При проверке стабилитрона подключите положительный щуп к аноду, а отрицательный — к катоду. В режиме проверки диодов на дисплее отображается падение напряжения на проверяемом элементе. При инвертировании щупов на экране не будет никаких значений, будет отображаться «1».
При нарушении перехода прямым и обратным касанием измерительных щупов цифры будут отображаться на экране тестера. Если на тестере в режиме проверки диодов раздается звуковой сигнал уведомления (звуковой сигнал), он будет работать.
Если переход нарушен, измерения ничего не покажут ни при каком применении щупов тестера. В этом случае, даже не выпаивая стабилитрон из платы, можно определить его неисправность.
Неправильное напряжение стабилизации определяется только при включении схемы. В режиме вольтметра щупы касаются контактов детали и измеряют параметр. В случае отклонения от требуемого значения стабилитрон заменяют.
При определении исправности элемента с напряжением стабилизации до 20-30 В используют простой метод. Для этого нужно собрать небольшую тестовую модель для тестирования, в которую входят:
- панель для крепления микросхем (любая);
- ограничительный резистор сопротивлением 4,7 кОм, мощностью до 0,25 Вт;
- блок питания: подходит блок питания ноутбука, в идеале блок питания с регулируемым выходным напряжением.
Плата микросхемы поможет зафиксировать любые проверяемые элементы в своих гнездах.
Осторожно. При включении в цепь испытуемого полупроводника «плюс» подключается к катоду, «минус» к аноду. Неправильное переключение приведет к отключению тестируемой части.
Стабилизация напряжения с помощью стабилитронов является удачным решением в электронных схемах. Правильная проверка стабилитрона мультиметром поможет выявить неисправную деталь и предотвратить повреждение цепи.
Разновидности стабилизаторов 12 вольт
В зависимости от конструкции и способа поддержания напряжения 12 вольт различают два типа стабилизаторов:
- Импульсные — стабилизаторы, состоящие из интегратора (батарея, электролитический конденсатор большой емкости) и ключа (транзистор). Напряжение поддерживается в заданном диапазоне значений за счет циклического процесса накопления заряда и быстрого сброса интегратором при разомкнутом ключе. По своим конструктивным особенностям и способу управления такие стабилизаторы подразделяются на ключевые устройства с триггером Шмитта, эквалайзеры с широтно-импульсной модуляцией и частотно-импульсной модуляцией.
- Линейные — устройства стабилизации напряжения, в которых в качестве управляющего устройства используются последовательно соединенные стабилитроны или специальные микросхемы.
Овощи
Линейный
Наиболее распространенными и популярными среди автомобилистов являются линейные устройства, отличающиеся простотой сборки, надежностью и долговечностью. Импульсный тип используется гораздо реже из-за дороговизны деталей и сложности самостоятельного изготовления и ремонта.
Классическая модель
Классические стабилизаторы представляют собой большой класс устройств, собранных на основе полупроводниковых деталей, таких как биполярные транзисторы и стабилитроны. Среди них основную функцию поддержания напряжения на уровне 12 В выполняют стабилитроны — разновидность диодов, включенных в обратной полярности (плюс питания подключается к катоду такого полупроводникового прибора, минус к анод), работающий в прорывном режиме. Суть работы этих полупроводниковых деталей заключается в следующем:
- При напряжении источника питания, подключенного к стабилитрону, меньше 12 В, он находится в закрытом положении и в регулировке этой токовой характеристики не участвует.
- При превышении порога в 12 вольт стабилитрон «открывается» и поддерживает это значение в заданном его характеристиками диапазоне.
В случае превышения подаваемого на стабилитрон напряжения по отношению к заявленному изготовителем максимальному, прибор очень быстро выходит из строя из-за эффекта теплового пробоя. Чтобы любая модель стабилитрона прослужила как можно дольше, рекомендуется указывать диапазон напряжений и силу тока, в котором он должен эксплуатироваться, согласно его спецификации.
В зависимости от соединения различают два варианта классического стабилизатора: линейный — регулировочные элементы подключаются последовательно с нагрузкой; параллельно — устройства стабилизации напряжения располагаются параллельно питаемым устройствам.
Интегральный стабилизатор
Устройства собраны на небольших микросхемах, способных работать при входном напряжении до 26-30 В, выдавая постоянный 12-вольтовый ток силой до 1 ампера. Особенностью этих радиодеталей является наличие 3-х ножек: «вход», «выход» и «регулировка». К последнему подключается регулировочный резистор, служащий для подстройки микросхемы и предотвращения ее перегрузок.
Более удобные и надежные эквалайзеры, собранные на основе микросхем стабилизаторов, постепенно вытесняют аналоги, собранные на дискретных элементах.
Выбор устройства
При выборе стабилизатора учитывают следующие характеристики:
- Габаритные размеры. Выбранный стабилизатор должен быть компактно размещен в предполагаемом месте установки с нормальной доступностью.
- Вид. Из имеющихся в продаже устройств стабилизаторы на основе мелких микросхем являются наиболее надежными, компактными и недорогими.
- Возможность самостоятельного ремонта. Поскольку даже самые надежные устройства выходят из строя, необходимо отдавать предпочтение ремонтопригодным стабилизаторам, радиодетали которых имеются в продаже в достаточном количестве и по доступной цене.
- Надежность. Выбранный стабилизатор должен обеспечивать постоянное значение напряжения без существенных отклонений от диапазона, заявленного его производителем.
- Цена. Для электросистемы автомобиля достаточно приобрести устройство стоимостью до 200 рублей.
Также при выборе стабилизатора необходимо учитывать мнения его покупателей, которые можно найти на специализированных форумах и сайтах.
Как сделать 12В стабилизатор
Простые, но в то же время достаточно эффективные, надежные и долговечные устройства стабилизаторов можно изготовить самостоятельно, используя простые стабилитроны и небольшие специальные микросхемы типа ЛМ317, ЛД1084, Л7812, КРЭН (КР142ЕН8Б).
Понадобится
- Диоды 1N4007 — 8 шт.
- Термоусадочная трубка.
Как самому сделать стабилитрон на любое напряжение
Стабилитрон очень легко сделать из набора последовательно соединенных выпрямительных диодов.
Возьмем самую распространенную марку 1N4007.
Проверить стабилизацию напряжения (падение).
В итоге получаем значение 0,69 В. По сути, это готовый стабилитрон на низкое напряжение.
Получается, что если включить последовательно 8 диодов, то общее напряжение стабилизации может быть примерно равно 5 В, что, собственно, и необходимо.
Отрезаем длинные выводы диодов и спаиваем их в единую цепь, анод к катоду.
Надеваем термоусадочную трубку, обдуваем феном или пламенем зажигалки. Не забудьте пометить катод маркерной полоской.
Стабилизатор готов к работе.
Напряжение стабилизации получилось 5,3 В. В большинстве случаев это отклонение не будет критичным. Ну а если старый нужен точно, то придется подбирать детали с другими параметрами.
Стабилизатор на LM317
Процесс сборки указанного устройства стабилизатора напряжения состоит из следующих этапов:
- К центральному выводу микросхемы припаян резистор сопротивлением 130 Ом.
- К правому входному контакту припаян один проводник, подающий нестабилизированное напряжение от блока питания.
- Левый регулировочный контакт припаян ко второй ножке резистора, установленного на выходе микросхемы.
Процесс пайки такого стабилизатора занимает не более 10 минут, а с учетом недорогой микросхемы не требует больших вложений. С помощью такого устройства включаются светодиодные фонари и ленты.
Микросхема LD1084
Схема подключения
Сборка устройства стабилизации напряжения сети на борту автомобиля с использованием микросхемы LD1084 осуществляется следующим образом:
- К входному контакту микросхемы припаивается проводник с положительным напряжением от диодного моста.
- К управляющему контакту приварен эмиттер биполярного транзистора, база которого через два резистора номиналом 1 кОм подает ток на фары ближнего и дальнего света.
- К выходному контакту припаяны два резистора (один обычный 120 Ом, а второй подстроечный, 4,7 кОм) и электролитический конденсатор на 10 мкФ.
Для сглаживания пульсаций тока после диодного моста установлен еще один электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ.
Стабилизатор на диодах и плате L7812
Схема стабилизатора 12В для светодиодов на плате L7812
Простой интегральный эквалайзер на основе диода Шоттки и двух конденсаторов собирается следующим образом:
- К входному контакту микросхемы припаяны: диод типа 1N4007, анод которого соединен проводом с плюсом источника питания, положительное покрытие мощного 16-вольтового электролитического конденсатора емкостью 330 мкФ.
- К правому выходному контакту припаяны нагрузка и плюсовая ветвь электролитического конденсатора 16 вольт 100 мкФ.
- К центральному регулировочному контакту припаиваются минусовой знак, идущий от аккумулятора, и провод от минусовых пластин конденсатора.
От такого простого устройства можно запитать мощные светодиодные ленты и магнитолу.
Самый простой стабилизатор — плата КРЕН
Стабилизатор на микросхеме Крэн
Схема стабилизатора напряжения 12 вольт на подвижной пластине (КР142ЕН8Б) включает в себя следующие компоненты:
- К входному контакту припаян выпрямительный диод типа 1N4007.
- Микросхема КР142ЕН8Б или КИА7812А.
- Два провода припаяны к выводу и управляющему выводу микросхемы и подключены к нагрузке и к минусу источника питания.
Конструкция плиты КРЭН самая простая и быстрая в сборке. При этом его эффективность и область применения такие же, как у других домашних аналогов.