Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

ЧИТАТЕЛИ ПРЕДЛАГАЮТ-

АНАЛОГ ~ МОЩНОЮ

Для стабилизации напряжения питания нагрузки нередко пользуются простейшим стабилизатором-параметрическим (рис. 1), в котором питание от выпрямителя поступает через балластный резистор, а параллельно нагрузке включают стабилитрон.

Подобный стабилизатор работоспособен при токах нагрузки, не превышающих максимального тока стабилизации для данного стаби литрона. А если ток нагрузки значительно больше, пользуются более мощным стабилитроном, например, серии Д815, допускающим гок стабилизации 1... 1,4 А (Д815А).

При отсутствии такого стабилитрона подойдет маломощный, но использовать его нужно в паре с мощным транзистором, как показано на рис. 2. В итоге получается аналог мощного стабилитрона, обеспечивающий на нагрузке достаточно стабильное напряжение даже при токе 2 А, хотя максимальный ток стабилизации указанного на схеме стабилизатора КС147А составляет 58 мА.

Работает аналог так. Пока питающее напряжение, поступающее от выпрямителя, меньше напряжения пробоя стабилитрона, транзистор закрыт, ток через аналог незначительный (прямая горизонтальная ветвь вольт-амперной характеристики аналога, приведенной на рис. 3) увеличении питающего напряжения стабилитрон пробивается, через него начинает протекать ток и транзистор приоткрывается (изог-

СТАБИЛИТРОНА

нутая часть характеристики). Дальнейшее увеличение питающего напряжения приводит к резкому росту тока через стабилитрон и транзистор, а Значит, к стабилизации выходного напряжения на опреде ленном значении (вертикальная ветвь характеристики), как и в обычном параметрическом стабилизаторе.

Эффект стабилизации достигается благодаря тому, что в режиме пробоя стабилитрон обладает малым дифференциальным сопротивлением и с коллектора транзистора на его базу осуществляется глубокая отрицательная обратная связь. Поэтому при уменьшении выходного напряжения будет уменьшаться ток через стабилитрон и базу транзистора, что приведет к значительно большему (в раз) уменьшению

коллекторного тока, а значит, к увеличению выходного напряжения. При увеличении же выходного напряжения будет наблюдаться обратный Процесс-

Значение стабилизированного выходного напряжения определяют суммированием напряжения стабилизации стабилитрона с напряжением Эмиттерного перехода открытого транзистора (^0,7 В для кремниевого транзистора и 0,3 В для германиевого). Максимальный же ток стабилизации аналога будет практически в раз превышать такой же

параметр используемого стабилитрона. Соответственно во столько же раз будет больше и мощность рассеивания на транзисторе по сравнению с мощностью на стабилитроне.

Из приведенных соотношений нетрудно сделать вывод, что статиче ский коэффициент передачи мощного транзистора должен быть не менее частного от деления максимального тока потребления нагрузки к максимальному току стабилизации стабилитрона. Максимально допустимый ток коллектора транзистора и напряжение между коллектором и эмиттером должны превышать соответственно заданный ток стабилизации аналога и выходное напряжение.

При использовании транзистора структуры р-п-р его следует подключать в соответствии с приведенной на рис. 4 схемой. В этом варианте транзистор можно укрепить непосредственно на шасси питаемой конструкции, а остальные детали аналога смонтировать на выводах транзистора.

Для снижения пульсаций выходного напряжения и уменьшения дифференциального сопротивления аналога параллельно выводам стабилитрона можно включить оксидный конденсатор емкостью 100.. 500 мкФ.

В заключение немного о температурном коэффициенте напряжения (ТКН) аналога. При использовании прецизионных стабилитронов серий Д818, КС191, ТКН аналога будет значительно хуже ТКН стабилитрона. Если применен стабилитрон с напряжением стабилизации более 16 В, ТКН аналога будет примерно равен ТКН стабилитрона, а со стабилитронами Д808 - Д814 ТКН аналога улучшится.

И. КУРСКИМ

ОТ РЕДАКЦИИ. В статье И. Курского не ставится вопрос о выборе балластного резистора, имея в виду, что схема параметрического стабилизатора у вас уже есть и нужно лишь подобрать мощный стабилитрон. Если же такой схемы нет, воспользуйтесь рекомендациями по расчету балластного резистора, приведенными в статье В. Крылова «Простой стабилизатор напряжения» в «Радио», 1977, № 9, с. 53, 54

Стабилитроны (диоды Зенера, Z-диоды) предназначены для стабилизации напряжения, режимов работы различных узлов радиоэлектронной аппаратуры. Принцип работы стабилитрона основан на явлении зенеровского пробоя п-р перехода. Этот вид электрического пробоя происходит в обратносмещенных полупроводниковых переходах при увеличении напряжения выше некоторой критической отметки. Помимо зенеровского пробоя известен и используется для стабилизации напряжения лавинный пробой. Типовые зависимости тока через полупроводниковый прибор (стабилитрон) от величины приложенного прямого или обратного напряжений (вольт-амперные характеристики, ВАХ) приведены на рис. 1.1.

Прямые ветви ВАХ различных стабилитронов практически совпадают (рис. 1.1), а обратная ветвь имеет индивидуальные особенности для каждого типа стабилитронов. Эти параметры: напряжение стабилизации; минимальный и максимальный ток стабилизации; угол наклона ВАХ, характеризующий величину динамического сопротивления стабилитрона (его «качество»);

максимальная мощность рассеяния; температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) — используют для расчетов схем.

Типовая схема включения стабилитрона показана на рис. 1.2. Значение гасящего сопротивления R1 (в кОм) вычисляют по формуле:

Для стабилизации напряжения переменного тока либо симметричного ограничения его амплитуды на уровне UCT используют симметричные стабилитроны (рис. 1.3), например типа КС 175. Такие стабилитроны можно использовать для стабилизации напряжения постоянного тока, включая их без соблюдения полярности. Получить «симметричный» стабилитрон можно из двух «несимметричных», включив их встречно по схеме, приведенной на рис. 1.4.

Выпускаемые промышленно полупроводниковые стабилитроны позволяют стабилизировать напряжение в широких пределах: от 3,3 до 180 В. Так, существуют стабилитроны, позволяющие стабилизировать низкие напряжения: 3,3; 3,9; 4,7; 5,6 В — это КС133, КС139, КС147, КС156 и т.д. При необходимости получить нестандартное напряжение стабилизации, например, 6,6 В, можно включить последовательно два стабилитрона КС133. Для трех таких стабилитронов напряжение стабилизации составит 9,9 В. Для напряжения стабилизации 8,0 В можно использовать сочетание стабилитронов КС133 и КС147 (т.е. 3,3+4,7 В) либо стабилитрон КС175 и кремниевый диод (КД503) — в прямом направлении (т.е. 7,5+0,5 В).

В ситуациях, когда требуется получить стабильное напряжение величиной менее 2...3 В, используют стабисторы — полупроводниковые диоды, работающие на прямой ветви ВАХ (рис. 1.1).

Отметим, что вместо стабисторов можно с успехом использовать обычные германиевые (Ge), кремниевые (Si), селеновые (Se), арсенид-галлиевые (GaAs) и иные полупроводниковые диоды (рис. 1.5). Напряжение стабилизации в зависимости от величины тока, протекающего через диод, составит: для германиевых диодов — 0,15...0,3 б; для кремниевых — 0,5...0,7 В.

Особенно интересно применение в целях стабилизации напряжения светоизлучающих диодов (рис. 1.6) [Р 11/83-40].

Светодиоды могут выполнять одновременно две функции: своим свечением индицировать наличие напряжения и стабилизировать его величину на уровне 1,5...2,2 В. Напряжение стабилизации светодиодов UCT можно определить по приближенной формуле: L/Cr=1236/Л. (В), где X — длина волны излучения светодиода в нм [Рл 4/98-32].

Для стабилизации напряжения может быть использована обратная ветвь ВАХ полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов), специально для этих целей не предназначенных (рис. 1.7, 1.8, а также рис. 20.7). Это напряжение (напряжение лавинного пробоя) обычно превышает 7 б и не отличается высокой повторяемостью даже для полупроводниковых приборов одного типа. Для избежания теплового повреждения полупроводниковых приборов при столь необычном режиме их эксплуатации ток через них не должен превышать долей миллиампера. Так, для диодов Д219, Д220 напряжение пробоя (напряжение стабилизации) может находиться в пределах от 120 до 180 В [Р 9/74-62; Р 10/76-46; Р 12/89-65].

Для стабилизации малых напряжений используют схемы, представленные на рис. 1.9 — 1.12. В схеме (рис. 1.9) [Горошков Б.И.] использовано «диодное» параллельное включение двух кремниевых транзисторов. Напряжение стабилизации этой схемы равно 0,65...0,7 В для кремниевых транзисторов и около 0,3 В — для германиевых. Внутреннее сопротивление такого аналога стабистора не превышает 5... 10 Ом при коэффициенте стабилизации до 1000...5000. Однако при изменении температуры окружающей среды нестабильность выходного напряжения схемы составляет около 2 мВ на каждый градус.

В схеме на рис. 1.10 [Р 6/69-60; ВРЯ 84-9] использовано последовательное включение германиевого и кремниевого транзисторов. Ток нагрузки этого аналога стабилитрона может составить 0,02... 10 мА. Устройства, показанные на рис. 1.11 и 1.12 [Рл 1/94-33], используют встречное включение транзисторов структуры р-п-р и п-р-п и различаются лишь тем, что для повышения выходного напряжения в одной из схем между базами транзисторов включен кремниевый диод (один или несколько). Ток стабилизации аналогов стабилитронов (рис. 1.11, 1.12) может быть в пределах 0,1...100 мА, дифференциальное сопротивление на рабочем участке ВАХ не превышает 15 Ом.

Стабилизировать малые напряжения можно и с помощью полевых транзисторов (рис. 1.13, 1.14). Коэффициент стабилизации таких схем очень высок: для однотранзисторной схемы (рис. 1.13) достигает 300 при напряжении питания 5... 15 В, для двухтранзисторной (рис. 1.14) в тех же условиях превышает 1000 [Р 10/95-55]. Внутреннее сопротивление этих аналогов стабилитронов составляет, соответственно, 30 Ом и 5 Ом.

Стабилизатор напряжения можно получить с использовани ем в качестве стабилитрона аналога динистора (рис. 1.15, см также главу 2) [Горошков Б.И.].

Для стабилизации напряжений при больших токах в нагрузке используют более сложные схемы, представленные на рис. 1.16 — 1.18 [Р 9/89-88, Р 12/89-65]. Для увеличения тока нагрузки необходимо использовать мощные транзисторы, установленные на теплоотводах.

Стабилизатор напряжения, работающий в широком диапазоне изменения питающего напряжения (от 4,5 до 18 6), и имеющий значение выходного напряжения, немногим отличающееся от нижней границы напряжения питания, показан на рис. 1.19 [Горошков Б.И.].

Рассмотренные ранее виды стабилитронов и их аналогов не позволяют плавно регулировать напряжение стабилизации. Для решения этой задачи используются схемы регулируемых параллельных стабилизаторов, аналогичных стабилитронам (рис. 1.20, 1.21).

Аналог стабилитрона (рис. 1.20) позволяет плавно изменять выходное напряжение в пределах от 2,1 до 20 В [Р 9/86-32]. Динамическое сопротивление такого «стабилитрона» при токе нагрузки до 5 мА составляет 20...50 Ом. Температурная стабильность низкая (-3x10"3 1/°С).

Низковольтный аналог стабилитрона (рис. 1.21) позволяет установить любое выходное напряжение в пределах от 1,3 до 5 В . Напряжение стабилизации определяется соотношением резисторов R1 и R2. Выходное сопротивление такого параллельного стабилизатора при напряжении 3,8 В близко к 1 Ом. Выходной ток определяется параметрами выходного транзистора и для КТ315 может достигать 50... 100 мА.

Оригинальные схемы получения стабильного выходного напряжения приведены на рис. 1.22 и 1.23. Устройство (рис. 1.22) представляет собой аналог симметричного стабилитрона [Э 9/91]. Для низковольтного стабилизатора (рис. 1.23) коэффициент стабилизации напряжения равен 10, выходной ток не превышает 5 мА, а выходное сопротивление изменяется в пределах от 1 до 20 Ом .

Аналог низковольтного стабилитрона дифференциального типа на рис. 1.24 обладает повышенной стабильностью [Р 6/69-60]. Его выходное напряжение мало зависит от температуры и определяется разностью напряжений стабилизации двух стабилитронов. Повышенная температурная стабильность объясняется тем, что при изменении температуры напряжение на обоих стабилитронах изменяется одновременно и в близкой пропорции.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Стабильная зарплата, стабильная жизнь, стабильное государство. Последнее не про Россию, конечно:-). Если глянуть в толковый словарик, то можно толково разобрать, что же такое “стабильность”. На первых строчках Яндекс мне сразу выдал обозначение этого слова: стабильный – это значит постоянный, устойчивый, не изменяющийся.

Но чаще всего этот термин используется именно в электронике и электротехнике. В электронике очень важны постоянные значения какого-либо параметра. Это может быть сила тока , напряжение , частота сигнала и . Отклонение сигнала от какого-либо заданного параметра может привести к неправильной работе радиоэлектронной аппаратуры и даже к ее поломке. Поэтому, в электронике очень важно, чтобы все стабильно работало и не давало сбоев.

В электронике и электротехнике стабилизируют напряжение . От значения напряжения зависит работа радиоэлектронной аппаратуры. Если оно изменится в меньшую, или даже еще хуже, в большую сторону, то аппаратура в первом случае может неправильно работать, а во втором случае и вовсе колыхнуть ярким пламенем.

Для того, чтобы не допустить взлетов и падения напряжения, были изобретены различные стабилизаторы напряжения. Как вы поняли из словосочетания, они используются чтобы стабилизировать “играющее” напряжение.

Стабилитрон или диод Зенера

Самым простым стабилизатором напряжения в электронике является радиоэлемент стабилитрон . Иногда его еще называют диодом Зенера . На схемах стабилитроны обозначаются примерно так:

Вывод с “кепочкой” называется также как и у диода – катод , а другой вывод – анод .

Стабилитроны выглядят также, как и диоды . На фото ниже, слева популярный вид современного стабилитрона, а справа один из образцов Советского Союза

Если присмотреться поближе к советскому стабилитрону, то можно увидеть это схематическое обозначение на нем самом, указывающее, где у него находится катод, а где анод.

Напряжение стабилизации

Самый главный параметр стабилитрона – это конечно же, напряжение стабилизации. Что это за параметр?

Давайте возьмем стакан и будем наполнять его водой…

Сколько бы воды мы не лили в стакан, ее излишки будут выливаться из стакана. Думаю, это понятно и дошкольнику.

Теперь по аналогии с электроникой. Стакан – это стабилитрон. Уровень воды в полном до краев стакане – это и есть напряжение стабилизации стабилитрона. Представьте рядом со стаканом большой кувшин с водой. Водой из кувшина мы как раз и будем заливать наш стакан водой, но кувшин при этом трогать не смеем. Вариант только один – лить воду из кувшина, пробив отверстие в самом кувшине. Если бы кувшин был меньше по высоте, чем стакан, то мы бы не смогли лить воду в стакан. Если объяснить языком электроники – кувшин обладает “напряжением” больше, чем “напряжение” стакана.

Так вот, дорогие читатели, в стакане заложен весь принцип работы стабилитрона. Какую бы струю мы на него не лили (ну конечно в пределах разумного, а то стакан унесет и разорвет), стакан всегда будет полным. Но лить надо обязательно сверху. Это значит, напряжение, которое мы подаем на стабилитрон, должно быть выше, чем напряжение стабилизации стабилитрона.

Маркировка стабилитронов

Для того, чтобы узнать напряжение стабилизации советского стабилитрона, нам понадобится справочник. Например, на фото ниже советский стабилитрон Д814В:

Ищем на него параметры в онлайн справочниках в интернете. Как вы видите, его напряжение стабилизации при комнатной температуре примерно 10 Вольт.

Зарубежные стабилитроны маркируются проще. Если приглядеться, то можно увидеть незамысловатую надпись:

5V1 – это означает напряжение стабилизации данного стабилитрона составляет 5,1 Вольта. Намного проще, не так ли?

Катод у зарубежных стабилитронов помечается в основном черной полосой

Как проверить стабилитрон

Как же проверить стабилитрон? Да также как и ! А как проверить диод, можно посмотреть в этой статье. Давайте же проверим наш стабилитрон. Ставим на прозвонку и цепляемся красным щупом к аноду, а черным к катоду. Мультиметр должен показать падение напряжения прямого .

Меняем щупы местами и видим единичку. Это значит, что наш стабилитрон в полной боевой готовности.

Ну что же, настало время опытов. В схемах стабилитрон включается последовательно с резистором:

где Uвх – входное напряжение, Uвых.ст. – выходное стабилизированное напряжение

Если внимательно глянуть на схему, мы получили ни что иное, как Делитель напряжения . Здесь все элементарно и просто:

Uвх=Uвых.стаб +Uрезистора

Или словами: входное напряжение равняется сумме напряжений на стабилитроне и на резисторе.

Эта схема называется параметрический стабилизатор на одном стабилитроне. Расчет этого стабилизатора выходит за рамки данной статьи, но кому интересно, в гугл;-)

Итак, собираем схемку. Мы взяли резистор номиналом в 1,5 Килоом и стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 Вольта. Слева цепляем Блок питания , а справа замеряем мультиметром полученное напряжение:

Теперь внимательно следим за показаниями мультиметра и блока питания:

Так, пока все понятно, еще добавляем напряжение… Опа на! Входное напряжение у нас 5,5 Вольт, а выходное 5,13 Вольт! Так как напряжение стабилизации стабилитрона 5,1 Вольт, то как мы видим, он прекрасно стабилизирует.

Давайте еще добавим вольты. Входное напряжение 9 Вольт, а на стабилитроне 5,17 Вольт! Изумительно!

Еще добавляем… Входное напряжение 20 Вольт, а на выходе как ни в чем не бывало 5,2 Вольта! 0,1 Вольт – это ну очень маленькая погрешность, ей можно даже в некоторых случаях пренебречь.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Думаю, не помешало бы рассмотреть Вольт амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона. Выглядит она примерно как-то так:

где

Iпр – прямой ток, А

Uпр – прямое напряжение, В

Эти два параметра в стабилитроне не используются

Uобр – обратное напряжение, В

Uст – номинальное напряжение стабилизации, В

Iст – номинальный ток стабилизации, А

Номинальный – это значит нормальный параметр, при котором возможна долгосрочная работа радиоэлемента.

Imax – максимальный ток стабилитрона, А

Imin – минимальный ток стабилитрона, А

Iст, Imax, Imin – это сила тока, которая течет через стабилитрон при его работе.

Так как стабилитрон работает именно в обратной полярности, в отличие от диода (стабилитрон подключают катодом к плюсу, а диод катодом к минусу), то и рабочая область будет именно та, что отмечена красным прямоугольником.

Как мы видим, при каком-то напряжении Uобр у нас график начинает падать вниз. В это время в стабилитроне происходит такая интересная штука, как пробой. Короче говоря, он не может больше наращивать на себе напряжение, и в это время начинается возрастать сила тока в стабилитроне. Самое главное – не переборщить силу тока, больше чем Imax , иначе стабилитрону придет кердык. Самым лучшим рабочим режимом стабилитрона считается режим, при котором сила тока через стабилитрон находится где-то в середине между максимальным и минимальным его значением. На графике это и будет рабочей точкой рабочего режима стабилитрона (пометил красным кружком).

Заключение

Раньше, во времена дефицитных деталей и начала расцвета электроники, стабилитрон часто использовался, как ни странно, для стабилизации выходного напряжения . В старых советских книгах по электронике можно увидеть вот такой участок цепи различных источников питания:

Слева, в красной рамке, я пометил знакомый вам участок цепи блока питания. Здесь мы получаем постоянное напряжение из переменного . Справа же, в зеленой рамке, схема стабилизации;-).

В настоящее время трехвыводные (интегральные) стабилизаторы напряжения вытесняют стабилизаторы на стабилитронах, так как они в разы лучше стабилизируют напряжение и обладают хорошей мощностью рассеивания.

На Али можно взять сразу целый набор стабилитронов, начиная от 3,3 Вольт и до 30 Вольт. Выбирайте на ваш вкус и цвет.

Стабилитрон - это полупроводниковый диод с уникальными свойствами. Если обычный полупроводник при обратном включении является изолятором, то он выполняет эту функцию до определенного роста величины приложенного напряжения, после чего происходит лавинообразный обратимый пробой. При дальнейшем увеличении протекающего через стабилитрон обратного тока напряжение продолжает оставаться постоянным за счет пропорционального уменьшения сопротивления. Таким путем удается добиться режима стабилизации.

В закрытом состоянии через стабилитрон сначала проходит небольшой ток утечки. Элемент ведет себя как резистор, величина сопротивления которого велика. При пробое сопротивление стабилитрона становится незначительным. Если дальше продолжать повышать напряжение на входе, элемент начинает греться и при превышении током допустимой величины происходит необратимый тепловой пробой. Если дело не доводить до него, при изменении напряжения от нуля до верхнего предела рабочей области свойства стабилитрона сохраняются.

Когда напрямую включается стабилитрон, характеристики не отличаются от диода. При подключении плюса к p-области, а минуса - к n-области сопротивление перехода мало и ток через него свободно протекает. Он нарастает с увеличением входного напряжения.

Стабилитрон - это особый диод, подключаемый большей частью в обратном направлении. Элемент сначала находится в закрытом состоянии. При возникновении электрического пробоя стабилитрон напряжения поддерживает его постоянным в большом диапазоне тока.

На анод подается минус, а на катод - плюс. За пределами стабилизации (ниже точки 2) происходит перегрев и повышается вероятность выхода элемента из строя.

Характеристики

Параметры стабилитронов следующие:

• U ст - напряжение стабилизации при номинальном токе I ст;
• I ст min - минимальный ток начала электрического пробоя;
• I ст max - максимальный допустимый ток;
• ТКН - температурный коэффициент.

В отличие от обычного диода, стабилитрон - это полупроводниковое устройство, у которого на вольт-амперной характеристике области электрического и теплового пробоя достаточно далеко расположены друг от друга.

С максимально допустимым током связан параметр, часто указываемый в таблицах - мощность рассеивания:

P max = I ст max ∙ U ст.

Зависимость работы стабилитрона от температуры может быть как с положительным ТКН, так и отрицательным. При последовательном подключении элементов с разными по знакам коэффициентами создаются прецизионные стабилитроны, не зависящие от нагрева или охлаждения.

Схемы включения

Типовая схема простого стабилизатора, состоит из балластного сопротивления R б и стабилитрона, шунтирующего нагрузку.

В некоторых случаях происходит нарушение стабилизации.

1. Подача на стабилизатор большого напряжения от источника питания при наличии на выходе фильтрующего конденсатора. Броски тока при его зарядке могут вызвать выход из строя стабилитрона или разрушение резистора R б.
2. Отключение нагрузки. При подаче на вход максимального напряжения ток стабилитрона может превысить допустимый, что приведет к его разогреву и разрушению. Здесь важно соблюдать паспортную область безопасной работы.
3. Сопротивление R б подбирается небольшим, чтобы при минимально возможной величине напряжения питания и максимально допустимом токе на нагрузке стабилитрон находился в рабочей зоне регулирования.

Для защиты стабилизатора применяются тиристорные схемы защиты или

Резистор R б рассчитывается по формуле:

R б = (U пит - U ном)(I ст + I н).

Ток стабилитрона I ст выбирается между допустимыми максимальным и минимальным значениями, в зависимости от напряжения на входе U пит и тока нагрузки I н.

Выбор стабилитронов

Элементы имеют большой разброс по напряжению стабилизации. Чтобы получить точное значение U н, стабилитроны подбираются из одной партии. Есть типы с более узким диапазоном параметров. При большой мощности рассеивания элементы устанавливают на радиаторы.

Для расчета параметров стабилитрона необходимы исходные данные, например, такие:

• U пит = 12-15 В - напряжение входа;
• U ст = 9 В - стабилизированное напряжение;

Параметры характерны для устройств с небольшим потреблением энергии.

Для минимального входного напряжения 12 В ток на нагрузке выбирается по максимуму - 100 мА. По закону Ома можно найти суммарную нагрузку цепи:

R ∑ = 12 В / 0,1 А = 120 Ом.

На стабилитроне падение напряжения составляет 9 В. Для тока 0,1 А эквивалентная нагрузка составит:

R экв = 9 В / 0,1 А = 90 Ом.

Теперь можно определить сопротивление балласта:

R б = 120 Ом - 90 Ом = 30 Ом.

Оно выбирается из стандартного ряда, где значение совпадает с расчетным.

Максимальный ток через стабилитрон определяется с учетом отключения нагрузки, чтобы он не вышел из строя в случае, если какой-либо провод отпаяется. Падение напряжения на резисторе составит:

U R = 15 - 9 = 6 В.

Затем определяется ток через резистор:

I R = 6/30 = 0,2 А.

Поскольку стабилитрон подключен к нему последовательно, I c = I R = 0,2 А.

Мощность рассеивания составит P = 0,2∙9 = 1,8 Вт.

По полученным параметрам подбирается подходящий стабилитрон Д815В.

Симметричный стабилитрон

Симметричный диодный тиристор представляет собой переключающий прибор, проводящий переменный ток. Особенностью его работы является падение напряжения до нескольких вольт при включении в диапазоне 30-50 В. Его можно заменить двумя встречно включенными обычными стабилитронами. Устройства применяют в качестве переключающих элементов.

Аналог стабилитрона

Когда не удается подобрать подходящий элемент, используют аналог стабилитрона на транзисторах. Их преимуществом является возможность регулирования напряжения. Для этого можно применять усилители постоянного тока с несколькими ступенями.

На входе устанавливают делитель напряжения с R1. Если входное напряжение возрастает, на базе транзистора VT1 оно также увеличивается. При этом растет ток через транзистор VT2, который компенсирует увеличение напряжения, поддерживая тем самым его стабильным на выходе.

Маркировка стабилитронов

Выпускаются стеклянные стабилитроны и стабилитроны в пластиковых корпусах. В первом случае на них наносятся 2 цифры, между которыми располагается буква V. Надпись 9V1 обозначает, что U ст = 9,1 В.

На пластиковом корпусе надписи расшифровываются с помощью даташита, где также можно узнать другие параметры.

Темным кольцом на корпусе обозначается катод, к которому подключается плюс.

Заключение

Стабилитрон - это диод с особыми свойствами. Достоинством стабилитронов является высокий уровень стабилизации напряжения при широком диапазоне изменения рабочего тока, а также простые схемы подключения. Для стабилизации малого напряжения приборы включают в прямом направлении, и они начинают работать как обычные диоды.

Хотя при подготовке сборника были специально отобраны схемы, использующие самые распространенные, широко доступ­ные и дешевые элементы, не лишним будет указать порядок использования и других элементов, равноценно или с большим успехом заменяющие отсутствующие.

При замене одного элемента на другой рекомендуется в первую очередь использовать справочную литературу. В кратком приложении при всем желании невозможно перечислить все воз­можные варианты замен элементов, ведь только одних наимено­ваний полупроводниковых диодов насчитывается не один десяток. Тем не менее, можно дать общий подход по возможному использо­ванию одних элементов устройств вместо других.

Начнем с полупроводниковых диодов. Условно все исполь­зуемые в сборнике полупроводниковые диоды разделены на гер­маниевые маломощные высокочастотные (диоды типа Д9Б - Д9Ж), кремниевые импульсные (высокочастотные) маломощ­ные - КД503А и кремниевые (низкочастотные) - КД102А (Б). Буква в суффиксе (конце) обозначения элемента (А, Б, В и т.д.) означает вариант базовой модели, в чем-то отличающийся от остальных.

В зарубежных изданиях часто диоды общего назначения обозначают единым образом: это универсальные германиевые или кремниевые диоды низкочастотные или высокочастотные. Если только в схеме не оговорены специальные требования к диодам, минимальные требования для них таковы:

Высокочастотные диоды германиевые или кремниевые - с максимальным обратным напряжением не ниже 30 В (примени­тельно к схемам сборника - даже 15 В), прямым током не менее 10 мА. Рабочая частота - не ниже нескольких МГц.

Германиевые диоды высокочастотные: Д9Б - Д9Ж; ГД402 (1Д402); ГД507; ГД508\ ГД511 и другие.

Кремниевые диоды импульсные: КД503 (2Д503); КД504\ КД509 - КД512] КД514; КД520 - КД522 и другие.

Низкочастотные (силовые) диоды - с максимальным об­ратным напряжением не ниже 300 В, прямым током не менее 100 мА. Рабочая частота - не ниже нескольких кГц.

Кремниевые низкочастотные диоды: КД102 - КД105\ Д226 и другие с рабочим напряжением, не ниже напряжения, исполь­зуемого в конкретной схеме.

Разумеется, полупроводниковые приборы, имеющие более высокие показатели, и, зачастую, более дорогие (рассчитанные на больший рабочий ток, более высокую предельную частоту, большее обратное напряжение и т.д.) с успехом могут заменить рекомендуемый сборником диод, диод устаревшей модели.

При замене стабилитронов в первую очередь следует об­ращать внимание на напряжение стабилизации. Во всех схемах сборника используются преимущественно стабилитроны малой мощности. В настоящее время доступен большой ассортимент разнообразных стабилитронов, которые зачастую взаимозаме- нимы без всяких оговорок. Как уже говорилось в одном из раз­делов книги, см. главу 1, стабилитрон на любое повышенное или нестандартное напряжение можно составить из последова­тельного включенных других стабилитронов, либо их сочетания с цепочкой прямосмещенных германиевых и (или) кремниевых диодов.

Вопросы полноценной замены полупроводниковых прибо­ров рассмотрены также в главе 1.

При замене транзисторов следует руководствоваться сле­дующим. Для этих приборов также существует разделение на транзисторы кремниевые, германиевые, низкочастотные, высо­кочастотные, мощные, маломощные и т.д.

В настоящем сборнике чаще всего представлены самые распространенные транзисторы, выпускаемые промышленно­стью свыше 30 лет, это КТ315 - кремниевые маломощные вы­сокочастотные структуры п-р-п. Их структурные антонимы - КТ361. Из числа мощных кремниевых транзисторов это КТ805 структуры п-р-п; германиевых маломощных высокочастотных - ГТ311 (1Т311) п-р-п и их антонимы структуры р-п-р - ГТ313 (1Т313). Основные характеристики этих транзисторов приведе­ны выше.

У всех этих транзисторов, разумеется, существует боль­шой выбор равноценных и родственных дублирующих полупро­водниковых приборов, порой отличающихся от прототипа только названием.

Основные критерии замены таковы: предельное рабочее напряжение на коллекторе транзистора, предельный ток коллек­тора, предельная мощность, рассеиваемая на коллекторе, пре­дельная рабочая частота, коэффициент передачи по току. Реже для схем, представленных в сборнике, значимыми являются ве­личина остаточного напряжения коллектор - эмиттер, шумовые характеристики транзистора.

При замене одного транзистора на другой ни один из этих параметров не должен быть занижен, ухудшен. В то же время, по сравнению с довольно древними моделями транзисторов, совре­менные их разновидности автоматически и эволюционно вобрали в себя заведомо улучшенные, по сравнению с их дальними пред­ками, свойства.

Так, например, транзисторы типа КТ315 можно заменять бо­лее совершенными, имеющими заведомо лучшие характеристики транзисторами типа КТ3102 (малошумящие высокочастотные кремниевые транзисторы), КТ645 (более мощные малогабарит­ные высокочастотные транзисторы) и т.д.

Транзисторы КТ361 могут быть заменены транзисторами типа КТ3107 (малошумящие высокочастотные кремниевые тран­зисторы) или другими, аналогичными.

Мощные транзисторы типа КТ805 (2Т805), используемые в схемах сборника преимущественно в выходных каскадах УНЧ и стабилизаторах напряжения, могут быть без ущерба для работы схем заменены аналогами, транзисторами серии КТвхх (2Т8хх) структуры п-р-п, где хх - порядковый номер разработки. Исклю­чением из этого ряда являются транзисторы КТ809, КТ812, КТ826, КТ828, КТ838, КТ839, КТ846, КТ856 и т.п.

Следует отметить, что если в процессе работы транзи­стор заметно нагревается, значит его режим работы выбран неверно, использованы резисторы других номиналов, имеется ошибка в монтаже. Если работа транзистора при повышенном токе коллектора предусмотрена условиями работы конкретной схемы, и транзистор заметно нагревается, стоит подумать о замене этого элемента на более мощный или принять меры по его охлаждению. Обычно простой радиатор или исполь­зование вентилятора позволяет в 10… 15 раз повысить до­пустимую рассеиваемую на полупроводниковом элементе (транзисторе или диоде) мощность.

Иногда один мощный полупроводниковый прибор (диод или транзистор) можно заменить маломощными приборами, включен­ными параллельно. Однако при таком включении необходимо учитывать следующее. Поскольку при изготовлении полупровод­никовых приборов даже одной партии выпуска свойства их замет­но разнятся, при простом параллельном включении нагрузка на них может распределиться крайне неравномерно, что вызовет по­очередное выгорание этих приборов. Для равномерного распре­деления токов в параллельно включенных диодах и транзисторах последовательно с диодом или в цепь эмиттера транзистора еле дует включать резистор сопротивлением от нескольких до десят ков Ом.

В случае необходимости применения полупроводникового диода, рассчитанного на повышенное напряжение, замену мож­но произвести путем последовательного включения нескольких однотипных диодов, рассчитанных на низкое напряжение. Как и ранее, для обеспечения равномерного распределения обратно­го, наиболее опасного для работы сборки диодов напряжения, параллельно каждому из диодов сборки следует включить рези­стор сопротивлением от нескольких сотен кОм до единиц МОм. Разумеется, известны схемы подобного включения и для тран­зисторов, однако используют их редко. Во всяком случае, для схем, представленных в сборнике, таких замен не потребуется, поскольку все схемы рассчитаны, преимущественно, на низко­вольтное питание.

При замене полевых транзисторов дело обстоит значи­тельно сложнее. Хотя сами полевые транзисторы появились на страницах журналов и книг довольно давно, ассортимент их не столь представителен, а разброс параметров выражен в большей мере. Особенно сложной может оказаться замена полевых транзисторов зарубежного производства. Что же ка­сается схем сборника, то, как это было сказано ранее, в нем использованы только самые доступные элементы, в том числе и полевые транзисторы.

В приводимых на страницах сборника схемах неоднократ­но встречается использование телефонных капсюлей по не­сколько непривычному назначению - одновременно в качестве низкочастотных колебательных контуров и звукоизлучателей. В основном, в качестве таких телефонных капсюлей использованы стандартные и широко распространенные изделия. Это теле­фонный капсюль типа ТК-67, применяющийся в телефонных ап­паратах отечественного производства, и наушник типа ТМ-2 (ТМ-4), обычно используемый в аппаратах для слабослышащих. Разумеется, эти телефонные капсюли могут быть заменены дру­гими отечественными или зарубежными, имеющими близкие свойства, однако, в ряде случаев, возможно, потребуется под­бор емкости конденсатора (например, если на этом телефонном капсюле выполнен низкочастотный резонансный колебательный контур).