Можно ли стабилитрон использовать как диод
Содержание статьи
Стабилитрон. Особенности практического применения.
Рассказано о назначении и применении стабилитронов, как проверить их исправность и основные параметры, чем и как можно заменить.
Сердцем практически любого стабилизатора напряжения является стабилитрон. Его основная функция поддерживать постоянное напряжение на выходе при изменении напряжения на входе. Информации на эту тему очень много. Я постараюсь ее систематизировать и подать максимально коротко, только то, что нужно для практики.
На схемах обозначаются так:
Выглядят, в основном, вот так:
Стабилитрон — специально изготовленный диод с особой воль-амперной характеристикой. Показать ее и пояснить нужно обязательно, для понимания принципа работы. Вот как она выглядит для обычного стабилитрона, например, Д814:
Когда на анод подают плюс, а на катод минус, то стабилитрон ведет себя как обычный диод. На рисунке прямая ветвь. При возрастании напряжения ток растет. Когда плюс подают на катод, а минус на анод, т.е. включают в обратном направлении, то характеристика стабилитрона, зависимость тока через него от приложенного напряжения, тоже кардинально меняется. Это хорошо видно по форме обратной ветви характеристики. Когда напряжение на стабилитроне достигает напряжения пробоя, cтабилитрон пробивается, но не перегорает, так как ток через него ограничен резистором. Этот резистор называется балластным. Если не будет этого резистора, или его номинал подобран не правильно, то стабилитрон выйдет из строя. Величина сопротивления этого резистора подбирается таким образом, чтобы в диапазоне изменения входных напряжений ток через стабилитрон не выходил за допустимые для данного стабилитрона пределы Iст min Iст max. При этом напряжение на стабилитроне остается постоянным и равно напряжению стабилизации. Его величина для каждого типа стабилитрона своя. У двуханодных стабилитронов прямая ветвь такая же как и обратная только расположена справа вверху. В схемах двуханодный стабилитрон можно включать независимо от полярности входного напряжения. Это удобно для ограничения переменного напряжения по амплитуде.
Типовая схема включения стабилитрона на конкретном примере:
Параметры стабилитрона КС182 указаны в справочнике:
Напряжение стабилизации стабилитрона 8,2В. При этом ток стабилизации может изменяться от 3мА до 17мА.
Как правило, в расчетах рекомендуют брать минимальное напряжение на входе в 1,5 раза выше напряжения стабилизации. Получаем 12,3 В. Максимальное примем исходя из допустимого разброса напряжения сети 20%. Получаем 14,73 В. Номинал резистора по закону Ома можно посчитать вручную, но в интернете много онлайн калькуляторов для решения таких задач, например, вот этот:
При таких заданных параметрах получим ток в нагрузке от 0 до 12 мА, что соответствует максимальной мощности 0,1 Вт.
Сопротивление балластного резистора 340 Ом, его мощность 0,125 Вт.
Мощность стабилитрона 0,156 Вт.
Мощность, рассеиваемая на резисторе и стабилитроне, составляет в сумме 0,28 Вт. При этом мощность в нагрузке 0,1 Вт. КПД получается 36%. При больших мощностях это не рационально.
Теперь основные моменты из практики.
- Как проверить исправность стабилитрона? Обычный стабилитрон проверяется как диод, т.е. прозванивается мультиметром и должен обладать односторонне проводимостью. Другое дело, стабилитрон двухстронний (или двуханодный) или стабилитрон с защитным диодом. Их прозвонить как диод не удастся. Они показывают обрыв в обе стороны. Проверяются только по методике, указанной в следующем пункте.
- Проверка напряжения стабилизации. Перед проверкой нужно определиться с мощностью стабилитрона. Это можно сделать по внешнему виду. Если стабилитрон малых размеров и выводы тонкие, то это малая мощность с током стабилизации от 3 до 20 мА. Если корпус чуть больше и выводы толще, то это средняя мощность и ток стабилизации до 90 мА. Ну а мощный стабилитрон имеет большие размеры и возможность установки на радиатор. У него ток стабилизации до ампера и выше.
Есть еще одна особенность. Чем выше напряжение стабилизации стабилитрона, тем меньше ток стабилизации, так как определяющей в этом случае является рассеиваемая стабилитроном мощность. Так что для стабилитронов малой и средней мощности при проверке достаточно тока 10 мА, для большой мощности 20-30мА. Поэтому для большинства проверок стабилитронов с напряжением стабилизации до 30В берем резистор 1-2 кОм и через него подключаем катод стабилитрона к плюсу регулируемого блока питания, анод соответственно к минусу.
Параллельно стабилитрону подключаем вольтметр. От нуля плавно повышаем напряжение и следим за показаниями вольтметра. Как только они перестали расти при увеличении напряжения блока питания снимаем показания вольтметра. Если напряжение перестало расти при значениях около 1В, значит перепутан анод и катод стабилитрона. Нужно их поменять местами и повторить процедуру. Значение напряжения, при котором прекратились увеличиваться показания вольтметра, и есть напряжение стабилизации. У двуханодных оно будет одинаковым при смене полярности подключения. У стабилитрона с диодом напряжение стабилизации при неправильном включении будет достаточно высоким, на практике выше напряжения блока питания. Теоретически оно будет равно обратному напряжению диода. Можно применять для проверки и нерегулируемый блок питания напряжением выше предполагаемого напряжения стабилизации стабилитрона. При подключении, как на схеме, измеренное напряжение на стабилитроне будет равно напряжению стабилизации стабилитрона. Если показания вольтметра равны напряжению блока питания, значит стабилитрон включен наоборот или имеет напряжение стабилизации выше напряжения блока питания.
- В некоторых случаях очень важным параметром является температурный коэффициент напряжения стабилизации. Например, в автомобильном реле-регуляторе, которое управляет величиной напряжения в бортсети автомобиля. Если оно будет сильно изменяться в зависимости от температуры в моторном отсек, то выйдет из строя электрооборудование автомобиля. Следующий наглядный пример. В телевизорах и радиоприемниках в блоке формирования напряжения настройки на частоту принимаемого сигнала также недопустима зависимость напряжения от температуры, иначе сигнал будет плавать и пропадать. Именно поэтому в реле-регуляторах применяют стабилитроны типа Д818Е, а в блоках настройки телевизоров КС531. У первых температурный коэффициент составляет +0,001 %/град, у вторых ±0,005%/град. В то время, как у других, например, КС182 о которых упоминалось в начале статьи, температурный коэффициент составляет около 0,1 %/град. Это почти в 100 раз хуже. как правило, стабилитроны с хорошим температурным коэффициентом содержат внутренний диод, катод которого соединен с катодом стабилитрона. Температурный коэффициент этого диода имеет знак противоположный температурному коэффициенту самого стабилитрона. Таким образом достигается высокая температурная стабильность напряжения стабилизации.
Пока проверяемый стабилитрон подключен для проверки напряжения стабилизации по схеме п.2 этой статьи, можно его выводы подогреть паяльником, немного, градусов до 60-70 и понаблюдать за изменением напряжения на вольтметре. Разница между термостабильным стабилитроном и обычным будет очень заметна.
- То, что основное назначение стабилитрона поддерживать постоянное напряжение на нагрузке при изменении входного напряжения и тока нагрузки уже понятно. Но тут есть особенность. Для эффективного выполнения этих задач, мощность нагрузки реально не должна превышать 30% от мощности, рассеиваемой на балластном резисторе и стабилитроне. Об этом уже было сказано в начале статьи. Для увеличения КПД и тока в нагрузке применяют транзисторы. Наиболее простая схема:
Если ток стабилитрона 10мА, а коэффициент усиления транзистора по току 100 раз, то ток в нагрузке будет 10х100=1000мА. Установив параллельно стабилитрону переменный резистор можно напряжение стабилизации в нагрузке изменять от нуля почти до максимального значения напряжения стабилизации стабилитрона.
- Чем можно заменить стабилитрон или изменить напряжение стабилизации?
Обычный кремниевый диод включенный в прямом направлении может выполнять функции стабилитрона напряжением около 0,7 В. Для увеличения напряжения диоды можно включать последовательно с такими же диодами или стабилитроном, напряжение которого нужно немного увеличить. Германиевый диод, при прямом включении, стабилизирует напряжение около 0,5 В, светодиод, в зависимости от типа 2…3,2 В.
Примеры показаны ниже на фото:
Кремниевые транзисторы в диодном включении также могут выполнять функции стабилитрона напряжением 5…6 В. Причем можно использовать последовательное подключение транзистора с диодами, нескольких транзисторов, как показано ниже:
Если есть маломощный стабилитрон на нужное напряжение, а нужен более мощный, то можно использовать такую аналогию ( где VD1 маломощный стабилитрон):
R2 — балластный резистор. Напряжение стабилизации схемы равно напряжению стабилизации стабилитрона плюс напряжение б-э транзистора (0,7В у кремниевых и 0,5В у германиевых). Максимальный ток стабилизации схемы равен току стабилитрона, умноженному на коэффициент усиления транзистора по току (h21). Используя такие схемы нельзя допускать превышения значений параметров применяемых элементов.
Если нужны высоковольтные стабилитроны на напряжения 120…180В (КС620А, КС630А, КС650А, КС680А), то можно использовать такие схемы:
Как источник стабильного тока используют германиевые диоды Д220, Д220А, Д219А которые имеют низкое дифференциальное сопротивление при обратном включении и обратном токе 0,1…10 мА. Понятно, что напряжение применяемого транзистора должно быть выше 180 В.
Материал статьи продублирован на видео:
Источник
Можно ли вместо стабилитрона использовать диод
24.07.2015 182 25 72361
Можно ли вместо стабилитрона использовать диод?
25 s on «Можно ли вместо стабилитрона использовать диод»
Дима говорит:
можно, но нужно ли? ведь хз при каком напряжении в диоде происходит пробой
Вячеслав говорит:
Дима, почему ХЗ? в даташите все есть…
Дима говорит:
Слава, ну ок, пусть ищет диод с нужным обратным напряжением пробоя
Богдан говорит:
Нельзя.
Павел говорит:
А у диода разве обратимый обратный пробой?
Вадим говорит:
лол, светодиод
Максим говорит:
Смотря в какой схеме стоит стабилитрон
Вячеслав говорит:
Павел, неееет))))
Emil говорит:
Если до теплового не доводить
Дмитрий говорит:
стабилитроны же не диоды, не везде можно их на диод менять
Александр говорит:
пздц! теорию читай!
Владимир говорит:
а для чего вообще такой вопрос. и какая ему теория поможет
Сергей говорит:
Можно использовать даже переход «база-эмиттер» транзистора
Роман говорит:
Дима, нельзя так, на то он и стабилитрон что напряжение пробоя — его робочая область и после пробоя он может возвращатся в исходное состояние, а диод после теплового пробоя можешь выбросить
Дима говорит:
Роман, а ты не доводи до теплового пробоя
Роман говорит:
Дима, ну так весь смысл использования стабилитрона, это его область пробоя, по этому диод вместо него не прокатит
Дима говорит:
Роман, в радиомикрофонах раньше использовали светодиоды для стабилизацаа 1.5В на микрофоне, и ничего — работало. а так нет смысла спорить
Роман говорит:
Дима, ок не буду с тобой спорить
Дима говорит:
На здоровье, используй, только ток допустимый мизерный, ибо при большом наступит тепловой пробой. Да и параметры могут гулять очень значительно. В качестве стабисторов все гораздо радостней. Там токи ограничатся лишь предельными токами детали
Сергей говорит:
Возьмите схему стабилизатора напряжения для варикапов «Ленинград-110» — она выполнена на эмиттерных переходах КТ315….
Алексей говорит:
Вот эта схема. Просто в куче хлама сложно найти пару стабилитронов. Тем более на вид от диода отличить тяжело. Маркировка очень мелкая. А из за двух деталек ехать в магазин.. для теста думал может прокатит. но уже нашел нужные
Алексей говорит:
Вот что получилось ????
Евгений говорит:
Странно, правильный ответ это всего одно слово. А тут уже 150 комментов.
Сашка говорит:
Можно в некоторых случаях. Включать в прямом направлении. Напряжение стабилизации будет равно падению напряжения на открытом переходе. Как вариант — — светодиод (из десятка другого можно подобрать нужный)
Сашка говорит:
Евгений, что-то не очень тут 150, проспись иди
Источник
можно ли обычный диод использовать как стабилитрон. например д223 как стабилитрон на 50 вольт или сгорит? ток слабый
Inikon Журидов Мастер (2433), закрыт
5 лет назад
Дополнен 10 лет назад
точности большой не нужно в схеме. вполне нормально если разброс +-20 вольт будет
Клары Стервозные Искусственный Интеллект (145591) 10 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) 10 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 (2433) 10 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) 10 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) 10 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 (874) 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 (487) 9 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) 4 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