Можно ли использовать стабилитрон в качестве обычного диода
Содержание статьи
Ответы Mail.ru: можно ли обычный диод использовать как стабилитрон. например д223 как стабилитрон на 50 вольт или сгорит? ток слабый
Клары Стервозные
Искусственный Интеллект
(145584)
9 лет назад
Можно диод использовать как стабилитрон, только включать его встречно, как в схеме стоит стабилитрон. Но напряжение стабилизации будет равно падению напряжения на открытом переходе. Для 50 Вольт надо последовательную цепочку набирать. И про резистор не забудьте, токоограничивающий.
Psevdonim
Просветленный
(26752)
9 лет назад
Как стабилитрон можно использовать любой диод — берёшь напряжение открывания диода, делишь требуемое напряжение на напряжение открывания и соединяешь полученное количаство диодов последовательно.
Только учти, что эта пачка диодов должна стоять параллельно нагрузке, и через них течёт не ток нагрузки, а лишний ток, который образуется за счёт разницы напряжений.
А точность получится довольно хорошая, +-напряжение открывания диода (у кремниевого насколько я помню 0.7 В.. . давно это изучал, забыл уже)
на этой схеме V1 — стабилитрон, вместо него надо ставить связку диодов, причём в направлении, обратном показанному на схеме
Inikon ЖуридовМастер (2431)
9 лет назад
я имел ввиду не это. а если диод с напряжением пробоя 50 вольт включить обратно. его убъет или он как стабилитрон будет работать?
Сергей Макаренко
Ученик
(166)
9 лет назад
В диода функция выпрямителя, включается в прямом направлении. Стабилитрон это диод в которого есть утечка в обратном направлении и за счет утечки он стабилизирует. Включается в обратном направлении и при достижениии напяжения пробоя через него протекает ток. В разных стабилитронов разное напряжение стабилизации ( пробоя) . Хатя, случались случаи в практике что некоторые диоды в результате старения преобретали свойства стабилитронов. Но это очень, очень редкие случаи.
Использовать падение напряжения на диоде которое равно примерно 0,7 для кремниевых, а для германиевых 0,3-0,1вольта. Наирать батарею диодов, проще найти стабилитрон.
Серж Бури
Просветленный
(39328)
9 лет назад
Лучше вместо обычного диода ( если нет стабилитрона) использовать красный светодиод в прямом включении. У него стабильная характеристка ровно держит 1,6 вольт на 20 миллиамперах, да еще и светится при этом, доказывая что он рабочий. Чтобы получить 50 вольт нужно будет подключить 32 светодиода. Если обычный диод включить в обратном направлении? то его судьба зависит от максимального обратного напряжения, которое записано у него в справочнике. Если ОБРАТНОЕ напряжение на нем больше чем он может выдержать его либо проьет (будет короткое замыкание) , либо он сгорит- будет обрыв. Но даже если оно в пределах допустимого стабилизировать диод не будет.
Источник: Радиолюбитель
Евгений Х
Профи
(836)
4 года назад
Если точность устройства или требование по точности питания не очень важны — можно. Можно даже использовать как опорное напряжение падение на светодиоде, но имейте в виду, что оно не точно и имеет большой разброс от светодиода к светодиоду не то, чтобы одной марки — а даже одной партии. Можно сказать, что точность составит +/- 25%. Хотя он и сохраняет постоянным падение напряжения при установленном токе. Однако, у стабилитрона эта величина строго ГОСТированна и неизменна, что не сказать про светодиод. Ведь его назначение — сигнальное, а не установочно-стабилизирующее.
Лично я использовал светодиод в качестве опоры в своём импульсном блоке питания, т. к. мне был важен ток, а по стабильность напряжения требования небыло. Вернее было, но разброс задан большой, т. к. его задача была — держать ток.
Screenwiper
Знаток
(475)
7 месяцев назад
ТС имел ввиду как раз напряжение пробоя. Так работать не будет. У стабилитронов лавинный пробой имеет допустимые токи единицы милиампер, это его нормальная работа. У диода лавинный пробой при максимальном обратном напряжении является аварийным, это выведет его из строя, там токи допустимые уже десятые и сотые милиампер, практического значения они не имеют, да и вряд ли их «поймаешь». Ну а то, что Вы имеете ввиду — это, так называемый, диодный столб, применить-то его можно. Но для высокого напряжения тот ещё огород городить придётся. Единственный плюс — токи через них можно пропускать довольно большие, то есть рабочие прямые токи диодов.
…
Профи
(537)
2 месяца назад
Почитал интересные комментарии. Дополню, что диоды вы как миленькие аж бегом побежите использовать при напряжении стабилизации между 1,2 и 2,4 вольта. Только подбирать прийдётся токоограничивающий резистор кропотливо потому, что чтобы это напряжение хоть более менее стабильным потребуется подобрать ток через этот диод так, чтобы этот ток был посреди вольт-амперной характеристики. Но до стабилитрона, конечно ему далеко, завалы будут пологие по краям. Светодиод тут предлагали использовать, я скажу так этот светодиод надо будет тоже по току подбирать и ещё последовательно с ним диод подключать, чтобы подобрать напряжение падения на прямом переходе, оно же будет напряжением стабилизации в нашем случае
Источник
Светодиод в роли стабилитрона — СЦБИСТ
Светодиод в роли стабилитрона
И. НЕЧАЕВ, г. Курск
Об использовании светодиодов для стабилизации напряжения paдиолюбителям-конструкторам известно давно. Однако возможности этих элементов в качестве стабилизаторов оказались существенно более широкими, чем предполагалось ранее. О результатах своих экспериментов рассказывает автор этой статьи.
Одним из элементов, часто используемых в радиолюбительской практике, является стабилитрон. Если взглянуть на номенклатуру выпускаемых промышленностью стабилитронов, легко увидеть, что подавляющее число их типов имеют напряжение стабилизации от 3 до 15 В. Для стабилизации меньших значений напряжения чаще всего применяют стабисторы, обычные диоды в прямом включении или светодиоды в стандартном включении [1]. Стабилизировать напряжение питания маломощных нагрузок можно и с помощью обратносмещенных переходов транзисторов |2].
Выбор стабилитронов с напряжением стабилизации 15…35 В заметно более скуден, и они менее доступны. Нередко приходится использовать последовательно включенные два-три стабилитрона на меньшее напряжение, что, однако, не всегда удобно. К тому же талой «стабилитрон» может оказаться слишком громоздким.
В подобных случаях выручат светодиоды, которые широко распространены и более дешевы. Практика показала, что обычные светодиоды можно использовать как стабилитроны с напряжением стабилизации 12…35 В, если включить их в обратной полярности. При этом нужно помнить, что светодиоды одной серии бывают разного цвета свечения и имеют разное напряжение стабилизации. Так, у светодиодов красного свечения напряжение меньше, чем у зеленого, что позволяет подобрать экземпляр с требуемыми параметрами.
На рис. 1 изображена схема параметрического стабилизатора напряжения на светодиоде. По этой схеме несложно собрать испытательный стенд для экспериментов. На рис. 2 представлены ВАХ некоторых светодиодов в стабилитронном включении.
Как свидетельствует практика, большинство светодиодов пригодны для работы в качестве стабилитронов, а вот АЛ360Б — нет, из-за слишком большого дифференциального сопротивления. Интересно, что некоторые экземпляры, в основном зеленого свечения, выдерживали обратное напряженке 50 В и более. Расчет показывает, что дифференциальное сопротивление светодиодов-стабилитронов находится в пределах 60…300 Ом -это вполне приемлемо для большого числа практических случаев. Лучшим по этому параметру из всех испытанных оказался светодиод АЛ102Б.
Очевидно, что подобным образом можно использовать и другие, не отраженные на рис. 2, светодиоды, а также светодиодные цифровые и буквенно-цифровые индикаторы, например семиэлементные. В тех случаях, когда часть такого индикатора вышла из строя и его по прямому назначению использовать нельзя, он вполне пригоден в качестве своеобразного набора стабилитронов.
На рис. 3 изображены ВАХ отдельных элементов таких индикаторов, включенных по схеме на рис. 1. Установлено, что в одном индикаторе максимальный разброс напряжения стабилизации элементов достигает 5 В. Это позволяет выбрать наиболее подходящее ее значение.
В заключение — несколько слов о выборе элементов стабилизатора и режимов. Номинал резистора R1 определяют по формуле: R1=(Uвх-Uст)/(Icт+Iн). При выборе номинального значения тока стабилизации следует учитывать, что при малом токе (0,2 мА и менее), как, впрочем, и у всех стабилитронов, на светодиоде присутствует заметная шумовая переменная составляющая (20…30 мВ) напряжения стабилизации. Ее можно значительно уменьшить включением конденсатора С1.
Максимальный же ток стабилизации Iст макс. ограничен предельно допустимой мощностью рассеяния на светодиоде Icт макс. < P макс./UCT, которая для большинства светодиодов находится в пределах 0,05…0,15 Вт.
Установлено, что температурный коэффициент напряжения стабилизации светодиодов положителен, но его численное значение измерено не было. По видимому по TKH стабилизации светодиоды близки к стабилитронам на соответствующее напряжение.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алешин П. Светодиод в низковольтном стабилизаторе напряжения. — Радио, 1992, №12, с. 23.
2. Перлов В. Транзисторы и диоды в качестве стабилитронов. — Радио, 1976, №10, с. 46.
__________________
Если не можете скачать файл… / Наше приложение ВКонтакте / Какими программами открывать скачанное? | Распоряжения 1
Источник
Что такое стабилитрон, как он работает и для чего используется
Стабильное напряжение питания в электронике — это, пожалуй, самый главный параметр, который проверяется в обязательном порядке. К сожалению, напряжение в наших электросетях может изменяться от заданной величины довольно часто, а вот для того, чтобы электронные устройства служили долго, необходимо обеспечить стабильное напряжение питания, то есть исключить всевозможные скачки. Для этих целей как раз и применяются стабилитроны. В данном материале мы познакомимся с ними поближе.
Что такое стабилитрон
Итак, для начала давайте разберемся, что же такое стабилитрон. Стабилитрон (диод Зенера) – это полупроводниковый диод, функционирующий при обратном смещении в режиме пробоя. Звучит непонятно и заумно. Если сказать по-простому, то стабилитрон это полупроводниковый прибор, который стабилизирует напряжение. Так звучит более понятно, давайте теперь разберем, как он это делает.
Как работает стабилитрон
Итак, для того, чтобы понять принцип работы давайте представим следующий сосуд:
Причем в этом сосуде всегда должен поддерживаться один и тот же уровень воды. Для этих целей в сосуде сделана переливная труба, через которую скидывается «лишняя» жидкость, и тем самым поддерживается постоянный уровень воды. И переливная труба начинает работать только тогда, когда через заливную трубу начнет поступать «лишняя» вода.
По точно такому же принципу и работает стабилитрон.
yandex.ru
Итак, стабилитрон работает исключительно в цепях постоянного тока и пропускает напряжение в прямом направлении анод-катод как обычный диод. Но у него (стабилитрона) есть одна любопытная особенность, при подаче напряжения (катод-анод) ток не будет проходить через стабилитрон только до тех пор, пока величина напряжения не станет выше заданной величины, на которую рассчитан стабилитрон.
yandex.ru
Как видно из рисунка выше, как только напряжение достигнет рабочей области стабилитрона, внутри него происходит пробой и ток начинает протекать через него.
Внешний вид стабилитронов
Стабилитроны старого образца (советские) выпускались в алюминиевом корпусе с буквенной маркировкой и, чтобы определить его номинал, нужно искать характеристики на данный стабилитрон.
С зарубежными образцами в этом плане гораздо проще, их наминал указывается непосредственно на корпусе изделия и выглядит это так:
Основные параметры стабилитронов
Главными параметрами стабилитронов являются:
1. Напряжение. Этот параметр показывает, при каком значении напряжения стабилитрон станет пропускать ток в обратном направлении.
2. Ток. Этой величиной указывается максимальный ток, который способно пропустить изделие без выхода из строя.
Остальные параметры стабилизаторов представлены в таблице:
yandex.ru
Стабилитрон в схеме
Теперь давайте соберем простейшую схему, которую еще называют параметрический стабилизатор.
Итак, давайте в схеме применим стабилитрон Д814Б на напряжение стабилизации 8,9 Вольт. Получается, чтобы через наш стабилитрон стал протекать ток в обратном направлении напряжение источника питания должно быть больше напряжения стабилизации. Иначе говоря, источник должен выдавать 9 Вольт и более, чтобы стабилизатор открылся (заработал).
И все лишнее U будет сбрасываться через стабилизатор на минус. То есть стабилитрон — это наша переливная труба, отводит (сбрасывает) лишнее напряжение (воду).
Причем стабилизатор будет корректно работать как при плавном изменении напряжения, так и при его резком скачке.
Если напряжение источника питания снизится ниже 8.9 Вольта, то стабилизатор закроется, а напряжение на его выходе так же будет изменяться. То есть никакой стабилизации не будет в принципе.
Проверка стабилитрона
Проверка стабилизатора ничем не отличается от проверки работоспособности обыкновенного диода и для этого понадобится мультиметр.
Переводим мультиметр в положение прозвонка, красный щуп прислоняем к аноду, а черный к катоду. При этом на экране прибора должно отобразиться паление напряжения прямого P-N перехода. Поменяв щупы местами на дисплее должна отобразиться «1».
Такие параметры скажут о полной исправности стабилитрона.
Проводим эксперимент
Итак, теперь давайте составим схему параметрического стабилизатора с Д814 Б. И начнем плавно увеличивать напряжение на источнике постоянного тока и при достижении порога срабатывания увидим следующее:
Заключение
На сегодняшний день параметрические стабилитроны постепенно уступают свое место специальным интегральным стабилизаторам и стабилизаторам на стабилитронах. Но в простых схемах все так же продолжают применяться.
Статья понравилась или оказалась полезна, не забудьте ее оценить. И спасибо за ваше внимание!
Источник
Не так и сложен стабилитрон, хотя не так и прост
Сейчас выпускается много разных интегральных линейных стабилизаторов напряжения и кажется, что обычные стабилитроны отошли на второй план. А если все таки нужен стабилитрон, то можно взять TL431. Так?
Не совсем так. Стабилитроны по прежнему используют, хоть область их применения и сузилась. А TL431, при все его плюсах, иногда бывает избыточен. Да и стоит дороже, что иногда бывает важным.
Но сегодняшняя статья не об этом. Мы оставим в стороне споры о том, стоит ли использовать стабилитроны, как они работают, как устроены. Поговорим о некоторых практических аспектах их применения.
Статья из серии «электроника для начинающих«. Опытные любители электроники вряд ли найдут здесь для себя что то полезное или интересное. А профессионалам она точно будет не интересна.
Для понимания статьи достаточно знаний школьной программы в физике и математике.
Казалось бы, зачем снова рассказывать о том, что «устарело» и «давно всем известно»? Однако, как показывает практика, известно все таки не всё и не всем. И у новичков неизменно возникает множество вопросов. Особенно у тех, кто хочет достичь понимания, а не довольствуется чтением статей вроде «как рассчитать балластный резистор для стабилитрона». Да и не устарели стабилитроны.
Давайте попробуем разобраться в некоторых особенностях применения стабилитронов. Без высшей математики и физики полупроводников, но относительно подробно.
Сразу уточню, что описываемое в статье применимо и для стабилитронов, и для стабисторов, и даже для TL431. И даже для защитных TVS диодов.
Небольшое примечание по стабисторам. В этих диодах рабочей является не обратная, а прямая ветвь ВАХ. И отсутствует обратимый пробой. Тем не менее, описанное в статье применимо и к стабисторам.
Стандартная схема включения стабилитрона и типичные советы по расчету балластного сопротивления
Не сомневаюсь, что вы уже много раз видели эту схему и можете нарисовать ее с закрытыми глазами. Но нам все таки нужно от чего то отталкиваться, что бы разговор был предметный.
Типовая схема включения стабилитрона. Иллюстрация моя. Авторство не мое
Поскольку схема совершенно стандартная, я не буду ее подробно описывать. Но нам потребуется тот факт, что потребляемый от источника напряжения Е ток равен сумме тока через стабилитрон и тока нагрузки.
Исходя из этого обычно приводят формулу для расчету сопротивления балластного резистора
В этой формуле все верно. Просто записанная в таком виде она многое не учитывает. Напряжение источника E, напряжение стабилизации стабилитрона Uст, ток нагрузки Iн считаются известными и заранее заданными. А вот ток через стабилитрон Iст предлагается выбирать. Тут то у новичков и возникают вопросы. И ответ на вопрос, а какой же ток выбрать, не так прост, как кажется на первый взгляд.
Да, можно просто сказать, например, 3-5 мА будет хорошим выбором. И у новичка тут же возникает еще один вопрос, а почему именно такой ток? Вполне закономерный вопрос. К тому же, такой простой совет может быть и неверным. Хотите примеры? Для Д815 (буква нам сейчас не важна) такой ток будет недопустимо малым. Для этих стабилитронов нужно выбирать ток не менее 300 мА. Зачем ворошить прошлое и вспоминать такие раритеты? Вот вам пример посвежее. Для 1SMA5918BT3G нужен ток не менее 65 мА.
Что бы понять, почему так происходит мы должны повнимательнее посмотреть на ВАХ (вольт-амперную характеристику) стабилитронов и разобраться с понятием дифференциального сопротивления. Для начала.
Вольт-амперная характеристика и дифференциальное сопротивление
Давайте нарисуем рабочую ветвь ВАХ упрощенно, в более крупном масштабе и без учета знаков тока и напряжения. Пропорции так же не соблюдаются.
Типовой вид ВАХ стабилитрона. Иллюстрация моя
Разными цветами я показал три основных области.
В области обратно-смещенного перехода стабилитрон ведет себя как обычный диод при подаче обратного напряжения. У стабисторов рабочей является на обратная, а прямая ветвь ВАХ, поэтому на ВАХ будет не область обратно-смещенного перехода, а область прямо-смещенного перехода при малых напряжениях. Понятно, что эта область не является рабочей для стабилитронов, а значит и интереса для нас не представляет. В справочных данных на стабилитроны обычно приводится значение обратного тока Iобр при определенном напряжении Uобр.
В переходной области начинают проявляться эффекты связанные с обратимым пробоем. Часто считается, что пробой возникает мгновенно, однако это не так. Переходная область может быть довольно большой, например, у низковольтных стабилитронов. В качестве отдельного участка ВАХ эту область выделяют не всегда.
Рабочая область является основной используемой, как и следует из ее названия. Я показал ее почти линейной, но в реальности линейной она не является. Именно в этой области находится точка, которая в справочных данных соответствует паспортному значению напряжения стабилизации Uст при определенном токе через стабилитрон Iст
Для рабочей области определяются еще две точки. Первая соответствует минимальному току Iстмин через стабилитрон, при котором рабочая точка еще находится в рабочей области. Вторая соответствует максимальному току Iстмакс через стабилитрон, при котором рассеиваемая стабилитроном мощность не превышает предельной.
Понятно, что ток Iст через стабилитрон должен лежать в пределах между Iстмин и Iстмакс. Но обратите внимание, что я показал рабочую область не строго вертикальной. И это соответствует реальности. Напряжение стабилизации зависит от тока через стабилитрон. Причем зависит нелинейно даже в рабочей области, в общем случае.
Обратите внимание, что на графике ВАХ координатные оси это напряжение и ток. А значит, прямая линия, проходящая через начало координат, будет соответствовать постоянному сопротивлению. Конечно не любая линия, а та, для которой положительное приращение тока соответствует положительному приращению напряжения.
А если это не прямая линия, а кривая? Как наша ВАХ. Как вы знаете, кривую можно аппроксимировать отрезками прямых. Да, не только прямых, но давайте это не будем рассматривать, нам это не потребуется. Каждый отрезок прямой определяется по двум точкам, (U0,I0) и (U1,I1), лежащими на концах аппроксимируемого отрезка кривой. Теперь мы можем ввести понятие дифференциального (разностного сопротивления).
Дифференциальное сопротивление можно определить для каждой точки ВАХ. Если дифференциальное сопротивление определяется не на постоянном, а на переменном токе, то его физический смысл не изменяется, но при этом его чаще называют динамическим сопротивлением. Давайте еще раз посмотрим на наш пример ВАХ
Типовой вид ВАХ стабилитрона с разным дифференциальным сопротивлением для двух разных рабочих точек. Иллюстрация моя
Хорошо видно, что для точки (U1,I1) дифференциальное сопротивление больше, чем для точки (U2,I2). А это означает, что небольшие отклонения тока через стабилитрон во второй точке дадут меньшие отклонения напряжения стабилизации, чем в первой точке.
Что это для нас означает? Скоро узнаете. Но сначала давайте посмотрим на ВАХ реально выпускаемых стабилитронов BZX84.
ВАХ стабилитронов BZX84 производства Diotec. Фрагмент из документации производителя
Здесь показаны кривые для стабилитронов с разным напряжением стабилизации. В документации приводятся напряжения стабилизации при токе через стабилитрон (тестовый ток) 5 мА, что показано на иллюстрации горизонтальной линией.
Очень хорошо видно, что низковольтные стабилитроны имеют большее дифференциальное сопротивление (для BZX84 это динамическое сопротивление на частоте 1кГц). А это значит, гораздо большую зависимость напряжения стабилизации от тока через стабилитрон.
Немного подробнее о стабилизации
Давайте вспомним типовую схему включения стабилитрона, которая приводилась в начале статьи. В общем случае, у нас может изменяться напряжение источника Е и ток нагрузки. При этом напряжение на нагрузке должно, в идеальном случае, оставаться неизменным. Это и есть стабилизация.
Мы можем ввести понятия коэффициента стабилизации и внутреннего сопротивления стабилизатора напряжения на стабилитроне
Коэффициент стабилизации показывает влияние изменения входного напряжения на напряжение стабилизации, а выходное сопротивление влияние изменения тока нагрузки.
Давайте рассмотрим сначала влияние изменения входного напряжения при постоянной нагрузке. Для этого вспомним, что ток через стабилитрон равен разности потребляемого от источника Е тока и тока нагрузки. Ток нагрузки у нас постоянный. Поэтому изменение входного напряжения повлияет только на ток через стабилитрон.
Для упрощения предположим, что стабилитрон идеальный, а значит его напряжение стабилизации не изменится. Поэтому
ΔIст = ΔЕ / Rб
Теперь вспомнив, что такое дифференциальное сопротивление, мы можем определить изменение напряжения стабилизации соответствующее изменению входного напряжения.
Собственно мы подтвердили ранее сделанное утверждение, что чем больше дифференциальное сопротивление, тем больше влияние изменения тока через стабилитрон, а значит, и влияние изменений входного напряжения. Тем меньше коэффициент стабилизации.
Давайте немного посчитаем для реального стабилитрона BZV55C5V1 с напряжением стабилизации 5.1 В при токе 5 мА. Пусть у нас входное напряжение будет 10 В, а ток нагрузки равен 0.5 мА. Сопротивление балластного резистора при этом будет равняться 890 Ом. Предположим, что входное напряжение увеличилось на 2 В, на сколько увеличится напряжение стабилизации (выходное напряжение)?
Типовое значение дифференциального сопротивления для BZV55C5V1 при токе 5 мА составляет 40 Ом. То есть, выходное напряжение изменится на 0.09 В. В худшем случае, если дифференциальное сопротивление будет равно 60 Ом, изменение составит уже 0.135 В. Даже в худшем случае изменение составит лишь 2.65% от номинального выходного напряжения.
А теперь посмотрим, что будет, если мы выберем ток через стабилитрон равным не 5, а 1 мА. Для этого сопротивление балластного резистора должно равняться 3.27 кОм. Типовое дифференциальное сопротивление стабилитрона при этом токе будет равняться 400 Ом (480 Ом максимум). Теперь у нас выходное напряжение изменится на 0.24 В (0.29 В в худшем случае). А это уже 4.71% (5.69% в худшем случае).
То есть, от выбора рабочего тока через стабилитрон весьма существенно зависит стабильность напряжения стабилизации. При токе 5 мА у нас получается коэффициент стабилизации 7.56, а при токе 1 мА лишь 3.52.
Если мы будет рассматривать влияние тока нагрузки, то придем к таким же выводам. Я не буду приводить формулы и расчеты, вы можете сделать это самостоятельно, в качестве упражнения.
Теперь стало понятно, что ток через стабилитрон нужно выбирать с учетом дифференциального сопротивления. Слишком малый ток снижает стабильность напряжения стабилизации. Если сейчас вспомнить приведенный в начале статьи пример про стабилитрон 1SMA5918BT3G, то из его паспортных данных (динамическое сопротивление 4 Ом при токе 73.5 мА и 350 Ом при 1 мА) будет понятно, что стандартно советуемый ток 5 мА будет для него слишком мал. А вот для BZV55C5V1 он вполне подходит.
В общем случае, дифференциальное сопротивление стабилитрона должно быть много меньше балластного сопротивления и много меньше сопротивления нагрузки.
Это создает проблемы при входном напряжении близком к напряжению стабилизации. В таких случаях поможет использование TL431, который имеет дифференциальное сопротивление 0.2 Ом (0.5 Ом в худшем случае). Однако, тут есть ограничение минимального напряжения стабилизации на уровне 2.5 В.
Проблема с малым сопротивлением нагрузки может быть решена использованием, например, эмиттерного повторителя. Что приводит нас к стандартной схеме простейшего последовательного стабилизатора. Без сомнения, вы эту схему отлично знаете.
Осталось сказать несколько слов о старых советских стабилитронах. Для них приводилось дифференциальное сопротивление для определенного тока через стабилитрон, что позволяло оценить коэффициент стабилизации. И иногда задавался минимальный ток стабилизации (во всяком случае, в отраслевых справочниках такое было).
Еще раз о расчете балластного сопротивления
Теперь мы лучше представляем себе выбор оптимального тока через стабилитрон. Но расчет балластного сопротивления все еще не учитывает некоторые, довольно важные, факторы.
Во первых, изменение входного напряжения. Если входное напряжение постоянно, то нет и необходимости в стабилизации. Во вторых, изменение тока нагрузки. Ток нагрузки может быть постоянным, или может считаться таковым. Например, если стабилитрон используется в качестве источника опорного напряжения для компаратора, то током нагрузки можно вообще пренебречь.
Что бы учесть влияние этих факторов нестабильности на работу стабилитрона (не на коэффициент стабилизации!) необходимо после расчета балластного сопротивления для номинального входного напряжения и номинального тока нагрузки провести дополнительную проверку.
Максимальный ток через стабилитрон будет при минимальном токе нагрузки и максимальном входном напряжении. Нужно проверить, что бы ток через стабилитрон для выбранного Rб не превышал максимально допустимого. Причем с некоторым запасом.
Минимальный ток через стабилитроне будет при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки. Нужно проверить, что бы ток через стабилитроне не был меньше минимального тока стабилизации. Другими словами, что бы рабочая точка находилась в рабочей области, а дифференциальное сопротивление было достаточно малым.
Улучшения/ухудшения
Разумеется, стандартную схему параметрического стабилизатора на стабилитроне не раз пытались улучшить. Пожалуй, наиболее известно предложение вместо Rб использовать стабилизатор тока. Например, заменив резистор на полевой транзистор с p-n переходом включенный как двухполюсник. Вы без сомнения видели подобные схемы не один раз.
Идея здесь проста — стабилизатор тока позволяет обеспечить заданный ток, а его дифференциальное сопротивление велико. Это существенно повышает коэффициент стабилизации. Собственно, тут не важно, какой именно стабилизатор тока используется, вполне можно использовать и токовое зеркало.
Но не стоит забывать, что это отнюдь не универсальный способ повышения коэффициента стабилизации. Он хорошо работает при стабильной нагрузке, но может катастрофически ухудшить ситуацию при переменной нагрузке. Поскольку стабилизатор тока в этом случае может стать дополнительным дестабилизирующим фактором. Подумайте, почему, и в каких ситуациях, это может произойти.
ТКН (температурный коэффициент напряжения)
Напряжение стабилизации, как и следовало ожидать, зависит от температуры. Для низковольтных стабилитронов ТКН обычно отрицательный. То есть, напряжение стабилизации снижается с ростом температуры. Для высоковольтных стабилитронов ТКН обычно положительный. Но у стабилитронов есть и островок стабильности, который расположен примерно вокруг напряжения стабилизации 5.5 В.
Выпускаются и термостабильные стабилитроны, которые можно использовать при работе в большом диапазоне температур.
Но нужно учитывать еще один момент, о котором не редко забывают. Стабилитрон при работе нагревается от рассеиваемой им мощности. Причем температура кристалла может быть ощутимо выше температуры корпуса. А это приводит к дополнительному изменению напряжения стабилизации.
Заключение
Пожалуй, на сегодня достаточно. Я коснулся, упрощенно, очень небольшой части касающихся использования стабилитронов вопросов. Той части, которая наиболее важна для новичков и в части практического использования, и для понимания работы стабилитронов.
Остались в стороне вопросы частотных свойств, емкости, временной стабильности. Остались в стороне интересные варианты схем включении. Например, когда выходным напряжением является не напряжение на стабилитроне, а напряжение на балластном резисторе. Остались в стороне не стандартные варианты использования стабилитронов. Например, в качестве варикапов для настройки колебательных контуров приемников.
Стабилитрон это простой и дешевый электронный прибор, который имеет массу разных применений. Но за этой простотой скрывается не мало тонкостей, которые нужно учитывать.
До новых встреч!
Источник