Расчет стабилизатора на стабилитроне. Расчет и применение стабилизатора напряжения на стабилитроне

Как рассчитать параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне. Какие компоненты нужны для его создания. Как работает схема стабилизации напряжения на стабилитроне. Какие преимущества и недостатки у такого стабилизатора.

Что такое стабилизатор напряжения на стабилитроне

Стабилизатор напряжения на стабилитроне — это простейшая схема для поддержания постоянного напряжения на нагрузке при изменении входного напряжения или тока нагрузки. Основным элементом такого стабилизатора является стабилитрон — полупроводниковый диод, работающий в режиме электрического пробоя.

Принцип работы стабилизатора на стабилитроне основан на том, что при обратном включении стабилитрона напряжение на нем остается практически неизменным в широком диапазоне токов. Это свойство и используется для стабилизации напряжения.

Схема простейшего стабилизатора на стабилитроне

Простейшая схема параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне состоит из следующих элементов:

• Стабилитрон
• Балластный (токоограничивающий) резистор
• Нагрузка

Схема включения стабилитрона для стабилизации напряжения выглядит следующим образом:

Где:

• Uвх — нестабилизированное входное напряжение
• R — балластный резистор
• VD — стабилитрон
• Rн — сопротивление нагрузки
• Uвых — стабилизированное выходное напряжение

Принцип работы стабилизатора напряжения на стабилитроне

Принцип работы стабилизатора напряжения на стабилитроне заключается в следующем:

1. На вход схемы подается нестабилизированное напряжение Uвх, превышающее напряжение стабилизации стабилитрона.
2. Стабилитрон включен в обратном направлении и работает в режиме электрического пробоя. При этом напряжение на нем остается практически неизменным и равным напряжению стабилизации.
3. Балластный резистор R ограничивает ток через стабилитрон.
4. Напряжение на нагрузке Rн равно напряжению на стабилитроне и остается постоянным при изменении входного напряжения или тока нагрузки.

Таким образом, стабилитрон поддерживает постоянное напряжение на нагрузке за счет изменения своего внутреннего сопротивления при колебаниях входного напряжения или тока нагрузки.

Расчет параметров стабилизатора на стабилитроне

Для расчета параметров стабилизатора напряжения на стабилитроне необходимо знать следующие исходные данные:

• Uвх.мин и Uвх.макс — минимальное и максимальное входное напряжение
• Uст — напряжение стабилизации стабилитрона
• Iн.мин и Iн.макс — минимальный и максимальный ток нагрузки
• Iст.мин — минимальный ток стабилизации стабилитрона

Порядок расчета следующий:

1. Выбираем стабилитрон с напряжением стабилизации Uст, близким к требуемому выходному напряжению.
2. Рассчитываем ток через балластный резистор при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки:
   IR = (Uвх.мин — Uст) / R
3. Определяем сопротивление балластного резистора:
   R = (Uвх.мин — Uст) / (Iн.макс + Iст.мин)
4. Проверяем ток через стабилитрон при максимальном входном напряжении и минимальном токе нагрузки:
   Iст.макс = (Uвх.макс — Uст) / R — Iн.мин
5. Выбираем мощность балластного резистора:
   PR = (Uвх.макс — Uст)2 / R

Преимущества стабилизатора напряжения на стабилитроне

Стабилизатор напряжения на стабилитроне имеет следующие преимущества:

• Простота схемы
• Низкая стоимость
• Высокое быстродействие
• Малые габариты
• Высокая надежность

Благодаря этим достоинствам стабилизаторы на стабилитронах широко применяются в маломощных источниках питания, где не требуется высокая точность стабилизации.

Недостатки стабилизатора на стабилитроне

Основные недостатки стабилизатора напряжения на стабилитроне:

• Низкий КПД из-за рассеивания мощности на балластном резисторе
• Невысокая точность стабилизации (2-5%)
• Небольшой диапазон регулирования выходного напряжения
• Зависимость напряжения стабилизации от температуры
• Ограниченная мощность нагрузки (обычно до 1-2 Вт)

Эти недостатки ограничивают применение простых стабилизаторов на стабилитронах в прецизионных и мощных источниках питания.

Области применения стабилизаторов на стабилитронах

Несмотря на недостатки, стабилизаторы напряжения на стабилитронах находят широкое применение в следующих областях:

• Маломощные источники опорного напряжения
• Стабилизация напряжения питания маломощных устройств
• Формирование напряжения смещения в электронных схемах
• Ограничение напряжения для защиты устройств
• Стабилизация напряжения в измерительных приборах

В этих применениях простота, надежность и низкая стоимость стабилизаторов на стабилитронах оказываются важнее их недостатков.

Как улучшить характеристики стабилизатора на стабилитроне

Для улучшения параметров простого стабилизатора на стабилитроне можно применить следующие методы:

1. Использование прецизионных стабилитронов с малым температурным коэффициентом напряжения
2. Термостатирование стабилитрона для уменьшения температурной зависимости
3. Применение составных схем из нескольких последовательно включенных стабилитронов
4. Использование транзисторных усилительных каскадов для повышения нагрузочной способности
5. Введение отрицательной обратной связи по напряжению для повышения точности стабилизации

Эти меры позволяют значительно улучшить характеристики стабилизаторов на стабилитронах, хотя и усложняют схему.

Заключение

Стабилизаторы напряжения на стабилитронах представляют собой простое и эффективное решение для поддержания постоянного напряжения в маломощных электронных устройствах. Несмотря на ряд недостатков, они широко применяются благодаря простоте, надежности и низкой стоимости. Понимание принципов работы и методов расчета таких стабилизаторов позволяет грамотно использовать их в разработке электронной аппаратуры.

Стабилитроны

Стабилитроны  (диоды  Зенера)  –  особая  разновидность  диодов,  предназначенная для формирования стабилизированного напряжения питания.

ВАХ, графема стабилитрона и типовые характеристики представлены на рисунке  2.8.  Обратите  внимание,  что  рабочий  ток  стабилитрона  втекает  в  его катод и вытекает из анода!

Вольтамперная характеристика стабилитронов внешне совпадает с аналогичной у выпрямительного диода, однако рабочая область  стабилитрона другая – лежит в отрицательной области напряжений. При протекании обратного  тока в  диапазоне  значений  Iст.мин…Iст.макс  напряжение  на  стабилитроне  меняется  незначительно – от Uст.мин…Uст.макс.

Следует иметь в виду, что, несмотря на похожесть характеристик, обратная ветвь выпрямительных диодов использоваться, как у стабилитрона не может  –  диод выйдет из строя, сгорит. Это связано с существенными технологическими различиями между ними.

Типовая схема использования стабилитрона и её расчёт

Типовая схема  стабилизатора напряжения, которую ещё принято называть  линейным  параметрическим  стабилизатором,  т. к.  его  принцип  действия базируется на особенности ВАХ стабилитрона  (показана на рисунке  2.9). Резистор Rб принято называть балластным.

Примечание   –  Существуют другие виды стабилизаторов – линейные компенсационные.

Графический  способ  определения  рабочей  точки  стабилитрона  на  его ВАХ  представлен на рисунке  2.9. Аналитический расчёт схемы заключается в выборе сопротивления R:

(Е_вх.мин-U_{ст.макс})/Iвх.мин = R,   (2.4)

I_вх.мин = I_{стаб.мин} + I_{нагр.макс}  (2.5)

В  нашем  случае  источником  первичного  питания  являются  химические источники тока (ХИТ; батареи, аккумуляторы). Пока они свежие, их суммарная ЭДС имеет максимальное значение. По мере исчерпания энергии ЭДС уменьшается, поэтому расчёт необходимо вести для наихудшего случая –  когда энергия батарей уменьшается до допустимого минимума.

Примечания: 

1. Следует иметь в виду, что, если нагрузка будет отключена, то ток, предназначенный для нагрузки, потечёт в стабилитрон, поэтому при выборе стабилитрона следует уточнить: не превысит ли ток стабилитрона в этом состоянии максимально допустимое значение.
2. Следует также иметь в виду, что, если нагрузка меняется в широком (допустимом) диапазоне, то напряжение на стабилитроне также заметно будет меняться. Для сглаживания пульсаций полезно будет подключить параллельно нагрузке конденсатор.
3. Значение резистора R должно быть  относительно большим, чтобы  нестабильность входного питания меньше влияло на стабильность выходного напряжения стабилизатора.
4. КПД параметрического стабилизатора  принципиально  низкий,  поэтому  использовать его в батарейных приборах нежелательно.

Конструктивные варианты стабилитронов

Конструктивное оформление стабилитронов практически не отличается от таковых для полупроводниковых диодов (показано на рисунке 2.10).

Расчет стабилизатора напряжения на транзисторе

Выбрать и рассчитать схему последовательного стабилизатора напряжения параметрами. Исходные данные для расчета:. Решение 1. Выбираем тип регулирующего транзистора из условий Этны условиям удовлетворяет транзистор типа с параметрами 2. Рассмотрим возможность получения заданных параметров схемы при использовании в качестве усилительного элемента операционного усилителя см.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Параллельный параметрический и последовательный стабилизаторы напряжения
• Электронные стабилизаторы напряжения
• Стабилитрон. Параметрические стабилизаторы напряжения
• Расчёт стабилизатора напряжения
• Простые стабилизаторы напряжения и их расчёт
• Методика расчета стабилизатора напряжения
• Расчет стабилизатора напряжения
• Методика расчета стабилизатора напряжения

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как умощнить любой линейный стабилизатор. + параметрический стабилизатор на транзисторе (PCBWay)

Параллельный параметрический и последовательный стабилизаторы напряжения

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе.

В таком устройстве работают стабилитрон V5 и регулирующий транзистор V6. Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из заданного выходного напряжения U н и максимального тока нагрузки I н. Однако оба эти параметра не должны превышать параметры уже рассчитанного выпрямителя. А если это условие нарушается, тогда сначала рассчитывают стабилизатор, а затем — выпрямитель и трансформатор питания.

Расчет стабилизатора ведут в следующем порядке.

Если стабилизатор будет подключаться к готовому или уже рассчитанному выпрямителю, в дальнейших расчетах необходимо использовать реальное значение выпрямленного напряжения U вып. Выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше значения Р max , предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором — больше U вып , а максимально допустимый ток коллектора — больше I н.

Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора: I б. Подбирают подходящий стабилитрон. Его напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока стабилизации превышать максимальный ток базы I б max. В таком случае целесообразно ввести в стабилизатор дополнительный транзистор V7 малой мощности рис.

В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты. Источник: shems. Что-то не так? Пожалуйста, отключите Adblock. Как добавить наш сайт в исключения AdBlock. Расчет стабилизатора.

Электронные стабилизаторы напряжения

Компьютерные сети Системное программное обеспечение Информационные технологии Программирование. Все о программировании Обучение Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации Главная Тексты статей Добавить статьи Контакты Расчет компенсационного стабилизатора Дата добавления: ; просмотров: ; Нарушение авторских прав. Компенсационные стабилизаторы напряжения обеспечивают стабильность напряжения на нагрузке при помощи отрицательной обратной связи, воздействующей на регулирующий элемент РЭ. Для регулировки выходного напряжения в состав делителя включен резистор R2. Стабилизатор работает следующим образом. При увеличении входного напряжения U BX увеличивается выходное напряжение U B Ы X , что вызывает увеличение напряжения на базе транзистора VT0 и, соответственно его коллекторного тока, в результате чего напряжение на его коллекторе уменьшается, что вызывает уменьшение тока через транзисторы РЭ и, следовательно, приводит к пропорциональному уменьшению U B Ы X. Аналогичные процессы происходят при уменьшении тока нагрузки.

Расчет транзисторных стабилизаторов напряжения может быть выполнен в В транзисторных стабилизаторах регулирующий транзистор выбирают.

Стабилитрон. Параметрические стабилизаторы напряжения

By Большов Арсений , October 2, in Дайте схему! Для запитывания качера делаю блок питания. Чтобы не превысить напряжение решил добавить в схему стабилизатор на напряжение В и ток до 2-ух А. В интернете полно схем стабилизаторов, но нет ничего с имеющимися у меня деталями. В моем распоряжении сейчас транзисторы:. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6.

Расчёт стабилизатора напряжения

Для работы электронной аппаратуры необходимо напряжение, обладающие точно заданными характеристиками. Но в промышленной сети напряжение постоянно меняется. Его уровень зависит от подключенных в систему предприятий, зданий и оборудования. Функционирование любого прибора напрямую зависит от напряжения, колебания данного параметра влияют на качество работы, например, при перепадах приемник может начать хрипеть или гудеть.

Чаще всего радиотехнические устройства для своего функционирования нуждаются в стабильном напряжении, не зависящем от изменений сетевого питания и от тока нагрузки.

Простые стабилизаторы напряжения и их расчёт

Итак, справа изображена схема простейшего транзисторного стабилизатора напряжения. Как такой стабилизатор работает и чем его работа отличается от работы параметрического стабилизатора на стабилитроне? Да почти ничем их работа не отличается, — напряжение на выходе схемы остаётся стабильным в результате наличия на вольт-амперных характеристиках стабилитрона и p-n перехода база-эмиттер транзистора участков, на которых падение напряжения слабо зависит от тока. То есть как и у всех параметрических стабилизаторов стабильность достигается внутренними свойствами компонентов. Действительно, как видно из рисунка, падение напряжения на нагрузке равно разности падений напряжений на стабилитроне и на p-n переходе БЭ транзистора. Поскольку падение напряжения на стабилитроне слабо зависит от тока на рабочем участке оно равно напряжению стабилизации , падение напряжения на прямосмещённом p-n переходе тоже слабо зависит от тока для кремниевого транзистора его можно взять примерно таким же, как для обычного кремниевого диода — примерно 0,6 Вольт , то получается, что и выходное напряжение тоже постоянно.

Методика расчета стабилизатора напряжения

Техническое задание: рассчитать транзисторный стабилизатор постоянного напряжения. Диапазон изменения тока нагрузки 10… мА. Допустимый уровень пульсаций выходного напряжения 70 мВ. Выбор принципиальной схемы стабилизатора Обеспечение заданной температурной стабильности требует применения качественного стабилитрона например, ДД и дифференциальной схемы сравнения. Схема рассчитываемого стабилизатора приведена на рисунке 4. Компенсационный стабилизатор напряжения. Транзистор VT2 берём такой же.

Хотя надо сказать, что эти расчеты могут пригодиться и в более сложных 1 — сам стабилизатор на стабилитроне D с балластным резистором Rб Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT.

Расчет стабилизатора напряжения

Указания содержат краткие сведения о полупроводниковых приборах — диодах, стабилитронах и биполярных транзисторах, рекомендации по выбору приборов и методики расчетов основных устройств — выпрямителей, стабилизаторов, усилителей. Типовые расчеты проводятся на основе экспериментальных характеристик полупроводниковых приборов, снятых студентами во время лабораторных занятий. Предназначены для студентов специальностей , и дневной и вечерней форм обучения. Печатается по решению редакционно-издательского совета Муромского института Владимирского государственного университета.

Методика расчета стабилизатора напряжения

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Схема простого параметрического стабилизатора постоянного напряжения на стабилитроне

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. В таком устройстве работают стабилитрон V5 и регулирующий транзистор V6. Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из заданного выходного напряжения U н и максимального тока нагрузки I н.

Для нормальной работы такого стабилизатора необходимо, чтобы ток I ст , протекающий через стабилитрон, не был меньше, чем I ст.

В этой статье пойдёт речь о стабилизаторах постоянного напряжения на полупроводниковых приборах. Рассмотрены наиболее простые схемы стабилизаторов напряжения, принципы их работы и правила расчёта. Изложенный в статье материал полезен для конструирования источников вторичного стабилизированного питания. Начнём с того, что для стабилизации любого электрического параметра должна быть схема слежения за этим параметром и схема управления этим параметром. На этом принципе работают все схемы автоматического управления всех устройств и систем, которые нас окружают, от утюга, до космического аппарата, разница лишь в способе контроля и управления параметром.

Параллельный параметрический стабилизатор, последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе. Практические расчеты. Доброго дня уважаемые Радиолюбители! Напомню, что в прошлый раз, изучая схему источника питания радиолюбительских устройств, мы остановились на назначении и расчете сглаживающего фильтра:.

Важность напряжения Зенера и его влияние на функциональность схемы

 

Слово «предвзятость» — это палка о двух концах общества. Если вы говорите правильные вещи, или выглядите определенным образом, или ваши спортивные способности достаточно впечатляющи, люди будут способствовать (прямому) благоприятному отношению к вам. Однако, если вы каким-либо образом колеблетесь в рамках ранее упомянутых параметров, у людей разовьется (обратное) или неблагоприятное предубеждение по отношению к вам.

В зависимости от того, какой из обсуждаемых параметров вы достигли своего благоприятного предубеждения, ваша пресловутая карьера, образ жизни или жизнь, какой вы ее знаете, могут закончиться, если у людей возникнет неблагоприятное предубеждение по отношению к вам. Это в основном то, как диод взаимодействует с напряжением. Мы все знаем, что в стандартном диоде ток обычно течет в одном направлении. Кроме того, как только это напряжение превышает допустимые параметры стандартного диода, это приравнивается к непоправимому повреждению.

Однако это не относится к стабилитрону, потому что, когда обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить ток в обратном направлении. Теперь, если бы только было приложение для диодов Зенера, которое могло бы спасти некоторых из этих знаменитостей и спортсменов от самих себя.

Что такое стабилитрон?

В условиях стандартной эксплуатации диод общего назначения будет блокировать обратный ток и, как правило, преждевременно выйдет из строя или выйдет из строя, если приложенное обратное напряжение превысит его пределы.

Хотя, как обсуждалось ранее, стабилитрон по существу не отличается от стандартного диода с PN-переходом, он специально разработан для обеспечения низкого и заданного обратного напряжения пробоя. Это, в свою очередь, позволяет стабилитронам в полной мере использовать любое приложенное к ним обратное напряжение.

По сути, стабилитрон работает так же, как стандартный диод общего назначения, состоящий из кремниевого PN-перехода, и, таким образом, при смещении в прямом направлении он ведет себя так же, как стандартный диод, пропускающий номинальный ток. Однако, в отличие от традиционного диода, который блокирует любое протекание тока через себя при обратном смещении, как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить ток в обратном направлении.

Примечание. Прямое смещение означает, что анод положителен по отношению к катоду, тогда как обратное смещение означает, что катод более положителен, чем анод.

Какое напряжение Зенера у стабилитрона?

С точки зрения определения, напряжение пробоя стабилитрона совпадает с напряжением стабилитрона (VZ), когда он подключен к цепи и имеет обратное смещение. Таким образом, точка напряжения, при которой напряжение на стабилитроне становится стабильным, называется напряжением Зенера, которое колеблется от менее одного вольта до сотен вольт.

Это важно, поскольку, когда напряжение на стабилитроне превышает напряжение пробоя, напряжение на стабилитроне остается постоянным. Это означает, что даже если ток, проходящий через диод, продолжает увеличиваться, напряжение остается прежним.

Благодаря способности стабилитрона удерживать напряжение Зенера на стабильном и постоянном уровне, он имеет огромный потенциал в схемных приложениях, особенно с точки зрения регулирования напряжения.

Стабилитроны очень полезны для регулирования напряжения.

 

Характеристики стабилитрона

Характерно, что если стабилитрон находится в прямом смещении или напряжение обратного смещения меньше напряжения пробоя, он работает как обычный диод. Другими словами, при обратном смещении он блокирует ток, а при прямом смещении позволяет току течь.

Кроме того, как только это напряжение превышает точку пробоя (при обратном смещении), диод входит в область Зенера, где он проводит без повреждения. Кроме того, ток в этой области называется лавинным током и называется током Зенера, когда речь идет о стабилитроне.

Более того, в тот момент, когда напряжение начинает уменьшаться, диод сохраняет свое непроводящее состояние, как стандартный диод. Специфическое и характерное свойство стабилитрона работать при обратном смещении связано с богатым легированием его полупроводникового материала. Кроме того, вы можете установить напряжение пробоя, контролируя толщину обедненной области в PN-переходе и количество легирования (полупроводникового материала).

Применение стабилитронов

Зенеровский диод часто используется в качестве регулятора напряжения, прежде всего потому, что падение напряжения на диоде постоянно. Кроме того, для работы схемы напряжение питания должно превышать напряжение Зенера. Таким образом, любой электронный компонент, подключенный параллельно этим диодам, будет иметь одинаковое приложенное напряжение.

Более того, именно в качестве стабилизатора напряжения стабилитрон находит свое идеальное применение с точки зрения функциональности и соответствия требованиям. Это связано не только с его способностью обеспечивать стабильное выходное напряжение, но и с низкими пульсациями при различных условиях тока нагрузки. При небольшом токе через диод от источника напряжения через подходящий токоограничивающий резистор стабилитрон будет проводить достаточный ток, необходимый для поддержания падения напряжения Vout.

Примечание: Относительно пульсации; имейте в виду, что выходное напряжение постоянного тока, скажем, полуполупериодного или двухполупериодного выпрямителя содержит пульсации, наложенные на напряжение постоянного тока, и что при изменении значения нагрузки изменяется и среднее выходное напряжение. Однако, подключив простую схему стабилитрона к выходу выпрямителя, мы можем получить более стабильное выходное напряжение.

Другие распространенные применения стабилитронов включают устройства защиты от перенапряжения (скачки напряжения) и программы генератора случайных чисел из-за отчетливого шума, который они генерируют в области лавинного пробоя.

Характеристическая кривая стабилитрона

В стабилитроне ток, протекающий через него, сильно увеличивается, пока не достигнет своего максимального значения в цепи. Однако в нормальных условиях этот ток ограничивается последовательным резистором. Кроме того, при достижении своего максимума этот обратный ток насыщения остается относительно постоянным в расширенном диапазоне обратных напряжений.

Кроме того, можно контролировать необходимое напряжение, необходимое для запуска тока в диоде Зенера, с допуском менее 1%. Кроме того, это происходит на этапе легирования полупроводниковой конструкции диода, придавая диоду определенное напряжение пробоя Зенера (Vz), например, 5,2 В или 8,4 В. Графически напряжение пробоя Зенера на ВАХ представляет собой почти вертикальную прямую линию.

 

Напряжение Зенера является важным аспектом того, что делает стабилитрон особенным. Способность работать как два разных компонента дает стабилитрону обширный список полезных применений. Однако, как я уже говорил ранее, идеальное использование, по-видимому, находится в области регулирования напряжения, где уникальность его напряжения Зенера наиболее полезна. То, что диод может безопасно работать при обратном смещении, почти не поддается логике, но наука ставит своей целью бросить вызов тому, что возможно.

Использование интеллектуальной технологии SPICE позволяет эффективно и результативно проектировать схемы с диодами Зенера. Во-первых, начав с библиотеки моделей из более чем 34 000 штук, у вас обязательно будет большой выбор готовых диодов Зенера на выбор. Запустив моделирование переходных процессов, вы можете определить ожидаемое выходное напряжение и напряжение пробоя для ваших диодов, а также определить последовательное сопротивление или емкость.

Реализуйте надлежащие стратегии напряжения Зенера для всех ваших конструкций печатных плат с помощью набора инструментов Cadence для проектирования и анализа. При любом использовании стабилитрона OrCAD PSpice Simulator может быть уверен, что четко и точно отобразит любые необходимые напряжения пробоя.

Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Практический пример стабилитрона в качестве источника напряжения…

Опубликовано 03 апреля 2020 г.

ПЕРЕНОС

Итак, мы рассмотрели стабилитроны, как они работают и некоторые концепции в регулировании напряжения мы рассмотрели это концептуально, рассмотрели математически, мы рассмотрели двухполупериодные и двухполупериодные выпрямители и показали, как они могут создавать определенное напряжение, которое вам нужно, и как мы можем даже сгладить его. Но мы еще не говорили о том, как стабилитрон работает в качестве регулятора напряжения в реальной жизни.

Впервые я услышал о стабилитроне и о том, как его можно включить в обратное смещение, и тогда он будет давать именно то напряжение, которое вы хотите, это как… это почти похоже на волшебство. Это фантастика. Это круто. Но чем больше я узнавал об этом, да, это все еще потрясающе. Но это сложно. Есть много вещей, которые нужно учитывать. Итак, прямо сейчас в этой очень, очень простой настройке у нас есть четыре вещи, о которых нам нужно беспокоиться, чтобы убедиться, что все работает правильно. И поэтому я собираюсь просмотреть их очень быстро, а затем мы собираемся возиться с вещами и показать, почему это такая сложная задача.

Итак, первое, что у нас есть, это подача напряжения. Таким образом, независимо от того, какое напряжение приходит, это переменная, о которой вам нужно беспокоиться. Во-вторых, сам стабилитрон и то, на что он рассчитан, в данном случае он рассчитан на 5,1 вольта. И затем у нас есть наша нагрузка, которая находится где-то между нагрузкой с нулевым сопротивлением и нагрузкой 1000 Ом. И затем у нас есть резистор, единственная цель которого в жизни — сделать так, чтобы диод Зенера не взорвался, когда нет никакой нагрузки и напряжение становится слишком высоким. В данном случае это резистор на 100 Ом.

В идеальных условиях этот резистор на 100 Ом был бы довольно мощным. Это может быть что-то около пяти ватт или 10 ватт или что-то в этом роде. К сожалению, у меня не так много резисторов, которые не лежат в основном на четверть ватта или даже на восемь ватт. А я искал и ничего не нашел. Таким образом, мы застряли с резистором на четверть ватта, 100 Ом, который действует как защитный барьер. И это будет означать, что мы не можем слишком сильно повышать входное напряжение, пока тестируем его. Но в том-то и дело. Вот в чем дело. Это одна из проблем, связанных со всем этим, поскольку у вас есть эти четыре переменные, и по мере изменения одной из них все остальное должно двигаться. Вы потеряете эффективность, или у вас возникнут другие проблемы. Итак, давайте углубимся в это. И давайте посмотрим, смогу ли я быть последовательным, когда я прохожу здесь различные испытания.

Итак, главная цель всего этого — добиться, чтобы напряжение на стабилитроне было 5,1 вольта. Это главная цель всего. Теперь оно должно быть 5,1 вольта при любых обстоятельствах. Теперь этого никогда не произойдет. Если ваш вклад ниже определенного порога. Если ваш вход составляет пять вольт, вы не получите волшебным образом 5,1 вольта на стабилитроне. И на самом деле, как вы это измеряете, давайте начнем. Итак, прямо сейчас, если я упаду ниже примерно 5,7 вольт, вы увидите, что мое напряжение на стабилитроне падает. Так что вам нужно не только 5,1 вольта, вам нужно немного больше 5,1 вольта, чтобы он оставался там, где должен, и это мигает повсюду, потому что я не держу его должным образом. Но затем, как только вы подниметесь выше этих 5,7 вольт, вы увидите, что оно стабилизировалось и все, что выше этого, и я все еще получаю эти 5,1 вольта. Так что это первое, о чем нам нужно беспокоиться.

Второе, о чем вам нужно побеспокоиться, это вот этот резистор (последовательный резистор стабилитрона). Этот резистор, как я уже сказал, в основном для того, чтобы вы не потеряли все прямо здесь (диод Зенера). Так что просто представьте, что у нас есть нагрузка без нагрузки, поэтому бесконечное сопротивление на нагрузке, а затем у меня там есть восемь вольт (от источника питания), и это будет 5,1 вольта. Если бы у меня не было этого резистора, на нем (диоде Зенера) было бы восемь вольт, он просто в основном будет проводить в идеальном мире бесконечный ток, а это не идеальная вещь. Поэтому мы поставили этот резистор так же, как вы делаете это со светодиодом, чтобы через него не протекал какой-то сумасшедший ток, когда на диоде есть более высокое напряжение, чем вы хотите.

Отлично, но в то же время весь ток, протекающий через него, превращается в отработанное тепло. Это просто полностью потраченная впустую рассеиваемая мощность, и это не идеально. Таким образом, вы хотите, чтобы это было как можно ниже. Но тогда, если вы собираетесь получить 15 вольт, и у вас есть резистор в один Ом, этого будет недостаточно для защиты диода. И если у вас есть огромный резистор, то он сделает так, что если у вас очень большая нагрузка, любой ток, который хочет пройти через вашу нагрузку, должен пройти через это, и он будет сжигать мощность, когда он падает. вот этот высокоомный резистор.

Итак, это интересная задача, которую вам нужно точно определить, какой будет ожидаемая нагрузка, чтобы сделать так, чтобы она могла работать как без нагрузки, так и с огромной нагрузкой. Так что где-то, я не знаю, от одного микроампера до ампера или что-то в этом роде. Это действительно где вы должны сделать эти расчеты, чтобы понять это. И опять же, мы не будем здесь заниматься математикой. У нас есть еще одно видео в том и в том, в котором мы проходим математику и говорим об этом, а также, вероятно, действительно рекомендуем вам перейти на Стабилитрон в качестве регулятора напряжения — концептуальный обзор

Но двигаемся дальше, у нас есть это прямо сейчас. Я настроил его так, чтобы это была нагрузка 1000 Ом, и я делаю это, потому что, сижу здесь, я беспокоюсь о том, чтобы сжечь этот 100-омный резистор. Итак, прямо сейчас это 0,6 вольта на 100 Ом, что составляет около шести миллиампер, и если я не могу сделать эту простую математику в уме, вот почему я не люблю делать математику перед камерой, если только это полностью заскриптовано, потому что я просто собираюсь опозориться. Но это при нагрузке 1000 Ом.

Итак, давайте отключим здесь сопротивление. Таким образом, мы в основном увеличиваем нашу нагрузку. И вы можете видеть это, когда мы идем. И у нас в основном есть больше нагрузки через саму нагрузку, чем только через диод, так как на этом резисторе происходит все большее и большее падение напряжения. И это не только означает, что мы тратим больше энергии на этот резистор, но и то, что здесь не будет такого большого падения напряжения.

Итак, теперь это не будет 5.1, потому что наше входное напряжение недостаточно велико. Так что теперь у нас только 4,6 вольта, потому что он пытается потреблять такой большой ток, что он должен пройти здесь. И это слишком большое падение напряжения на этом резисторе, что теперь вы не получаете достаточного напряжения для того, чтобы стабилитрон мог работать в своей емкости. Итак, теперь вам нужно немного увеличить напряжение, чтобы иметь возможность поддерживать правильную нагрузку на… какой бы ни была нагрузка.

---

Итак, я надеюсь, что это дало вам общее представление о сложностях и возможных компромиссах, которые у вас есть. Я думаю, что это идеальный микрокосм того, что такое инженерия. Потому что вы не можете просто сказать: «Ну, давайте просто делать столько, сколько мы хотим, столько, сколько мы хотим, и все такое, потому что, если вы сделаете вещи такими большими, как вы хотите, это будет невероятно неэффективно». Но если вы сделаете вещи слишком маленькими и будете работать исключительно ради эффективности, то он не сможет справиться с широким диапазоном нагрузок. И ты будешь О, теперь, когда я переключил нагрузку, я должен изменить все эти вещи. И это тоже не идеально.

Настолько, насколько это сводит меня с ума, потому что это похоже на странное жонглирование. Это действительно прекрасный пример того, что значит быть инженером и пытаться понять, каковы ваши требования. И посмотрите, как я собираюсь сделать это таким образом, чтобы оно отвечало всем этим требованиям, было недорогим, надежным и делало все, что нужно?

Вот и все. Таким образом, регулирование напряжения с помощью стабилитрона, я полагаю, что это сложная задача, но оно того стоит, потому что это основа всех современных источников питания. Это, в двухполупериодном выпрямителе, импульсных источниках питания, у вас есть много разных подходов к этому. Но это один из ключевых способов регулирования напряжения большинства устройств прямо сейчас, и это интересно. Так что я надеюсь, что это было полезно. Надеюсь, я вас не напугал. Надеюсь, это было больше похоже на «Эй, это вызов, я собираюсь пойти и подойти к этому и посмотреть, что я могу с этим поделать». И если вам это нравится, вы нашли это интересным, пожалуйста, оставьте нам лайк, подпишитесь на наш канал, оставьте любые комментарии или вопросы в комментариях ниже, и мы поймаем вас на следующем.

Автор:

Джош Бишоп

Интересуясь встраиваемыми системами, туризмом, кулинарией и чтением, Джош получил степень бакалавра электротехники в Университете штата Бойсе. Проработав несколько лет офицером CEC (Seabee) в ВМС США, Джош уволился и в конце концов начал работать над CircuitBread с кучей замечательных людей. В настоящее время Джош живет на юге Айдахо с женой и четырьмя детьми.