Что такое стабилитрон и как он работает. Какие основные характеристики стабилитронов нужно учитывать при выборе. Где применяются стабилитроны в электронных схемах. Как правильно рассчитать параметры схемы со стабилитроном.
Принцип работы стабилитрона
Стабилитрон — это полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в электрических цепях. Его основное свойство заключается в способности поддерживать практически постоянное напряжение на своих выводах при изменении протекающего через него тока в определенных пределах.
Как работает стабилитрон? Принцип действия основан на использовании обратного пробоя p-n-перехода:
- При подключении стабилитрона в прямом направлении он работает как обычный диод
- При обратном включении и достижении напряжения пробоя через стабилитрон начинает протекать ток, а напряжение на нем остается практически неизменным
- Это напряжение называется напряжением стабилизации и является основным параметром стабилитрона
Почему стабилитрон поддерживает постоянное напряжение? Это связано с лавинным размножением носителей заряда в области p-n-перехода при обратном пробое. Увеличение тока компенсируется уменьшением сопротивления перехода, что и обеспечивает стабильность напряжения.
Основные характеристики стабилитронов
При выборе стабилитрона для конкретной схемы необходимо учитывать следующие основные параметры:
- Напряжение стабилизации (Uст) — номинальное напряжение на стабилитроне в режиме пробоя
- Минимальный (Iст.мин) и максимальный (Iст.макс) токи стабилизации
- Дифференциальное сопротивление (rст) — характеризует степень стабильности напряжения
- Температурный коэффициент напряжения (ТКН) — изменение Uст при изменении температуры
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pмакс)
Как правильно выбрать стабилитрон по этим параметрам? Напряжение стабилизации должно соответствовать требуемому опорному напряжению в схеме. Ток через стабилитрон не должен выходить за пределы Iст.мин и Iст.макс. Чем меньше rст и ТКН, тем лучше стабильность напряжения.
Применение стабилитронов в электронных схемах
Где используются стабилитроны в электронике? Основные области применения:
- Параметрические стабилизаторы напряжения
- Источники опорного напряжения
- Ограничители амплитуды сигналов
- Схемы защиты от перенапряжений
- Генераторы шума
Рассмотрим подробнее некоторые типовые схемы со стабилитронами:
Параметрический стабилизатор напряжения
Простейшая схема стабилизатора содержит балластный резистор R и стабилитрон VD:
- Входное нестабильное напряжение Uвх подается на резистор R
- Стабилизированное выходное напряжение Uвых снимается с стабилитрона VD
Как работает такой стабилизатор? При увеличении Uвх возрастает ток через R и VD, но напряжение на VD остается постоянным. При уменьшении нагрузки избыточный ток отводится через стабилитрон.
Источник опорного напряжения
Стабилитроны часто применяются для создания источников опорного напряжения в измерительных схемах, АЦП и ЦАП. Типовая схема включает:
- Стабилитрон VD
- Токозадающий резистор R
- Конденсатор C для фильтрации шумов
Какие преимущества дает использование стабилитрона в качестве источника опорного напряжения? Высокая стабильность, малые габариты, низкая стоимость по сравнению с прецизионными ИОН на ИМС.
Расчет схем со стабилитронами
Как правильно рассчитать параметры схемы со стабилитроном? Рассмотрим порядок расчета на примере параметрического стабилизатора:
- Выбрать стабилитрон с подходящим Uст
- Определить требуемый ток нагрузки Iн
- Рассчитать ток стабилитрона Iст = (0,1…0,5)*Iн
- Проверить Iст по допустимому диапазону для выбранного стабилитрона
- Рассчитать сопротивление балластного резистора R = (Uвх.мин — Uст) / (Iн + Iст)
- Проверить мощность рассеяния на R и стабилитроне
Какие ошибки чаще всего допускают при расчете? Выбор слишком малого тока стабилитрона, что ухудшает стабильность. Превышение максимально допустимой мощности рассеяния.
Особенности применения прецизионных стабилитронов
Прецизионные стабилитроны обладают улучшенными характеристиками по сравнению с обычными:
- Малый температурный коэффициент напряжения (0,001-0,01%/°C)
- Низкий уровень шумов
- Высокая долговременная стабильность
Где применяются прецизионные стабилитроны? В основном в измерительной технике, эталонных источниках напряжения, высокоточных АЦП и ЦАП.
Какие особенности нужно учитывать при работе с прецизионными стабилитронами?
- Требуется более тщательный подбор режима по току
- Необходимо минимизировать влияние внешних помех
- Желательно термостатирование для получения максимальной стабильности
Современные тенденции в разработке стабилитронов
Какие новые разработки ведутся в области стабилитронов? Основные направления:
- Создание сверхмалошумящих стабилитронов для прецизионных применений
- Разработка стабилитронов с расширенным температурным диапазоном
- Интеграция стабилитронов в состав специализированных ИМС
Как изменились характеристики стабилитронов за последние годы? Достигнуты следующие улучшения:
- Снижение ТКН до 0,0005%/°C
- Уменьшение уровня шумов до единиц нВ/√Гц
- Повышение долговременной стабильности до 5 ppm/год
Сравнение стабилитронов с другими методами стабилизации напряжения
Какие альтернативные методы стабилизации напряжения существуют? Основные варианты:
- Линейные стабилизаторы на биполярных и полевых транзисторах
- Интегральные стабилизаторы напряжения
- Импульсные стабилизаторы
В чем преимущества и недостатки стабилитронов по сравнению с другими методами?
Преимущества:
- Простота схемы
- Высокое быстродействие
- Возможность получения низких напряжений стабилизации (от 2-3 В)
Недостатки:
- Относительно низкий КПД
- Ограниченная нагрузочная способность
- Необходимость отвода значительной мощности
В каких случаях стабилитроны остаются оптимальным выбором? При необходимости простой схемы стабилизации маломощных цепей, в прецизионных источниках опорного напряжения, для защиты от перенапряжений.
Назад123456Вперед |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Диоды и стабилитроны — справочник радиолюбителя
Диоды Шотки отечественного производства — справочник, таблица
Справочная таблица по характеристикам диодов Шотки отечественного производства, где применяются.
В настоящее время очень популярны импульсные источники питания, так называемые DC-DC или AC-DCконверторы. В выпрямителе вторичного напряжения в них обычно используются диоды Шотки. Диод Шотки …
1 4340 0
Варикапы отечественного производства, характеристики, справочник
Приведены электрические характеристики варикапов отечественного производства. Параметры варикапов Д901, КВ102, КВ103, КВС111 и других. Информация будет полезна радиолюбителям и конструкторам, радиоинженерам и тем кто занимается ремонтом радиоэлектронной аппаратуры.
1 15392 0
Выпрямительные диоды малой, средней и большой мощности, справочник
Приведены электрические характеристики выпрямительных диодов отечественного производства. Рассмотрены выпрямительные диоды малой, средней и большой мощности. Справочник по отечественным полупроводниковым диодам.
6 71895 16
Технические характеристики стабилитронов серии 1N47, справочник
Приведены справочные данные по стабилитронам серии 1N47*, информация будет полезна для радиолюбителей и радиоинженеров которые занимаются конструированием и ремонтом радиоаппаратуры. Стабилитрон Номинал. напр. стаб. Номинал. ток (Іном.) Макс, эквив. сопрот. Макс, эквив. сопрот …
2 16223 0
Подбор выпрямительных мостов, обратное напряжение и прямой ток
Приведена таблица, помогающая в выборе выпрямительного моста по максимальному обратному напряжению и максимальному прямому току (импульсный ток, А). Полезные справочные данные радиолюбителю в табличном виде. Максимальное обратное напряжение, V. 50 100 200 400 600 800 …
0 2086 0
Параметры диодов КА136, KA206, KA207, KA221-KA225, KA261-KA267, KA501-KA504
Справочные листы для зарубежных диодов КА136, KA206, KA207, KA221-KA225, KA261-KA267, KA501-KA504.
0 4893 0
Диоды — характеристики, обозначение и маркировка диодов
Под диодом обычно понимают электровакуумные или полупроводниковые приборы, которые пропускают переменный электрический ток только в одном направлении и имеют два контакта для включения в электрическую цепь. Односторонняя проводимость диода является его…
13 67058 23
Диоды TRANSIL, TVS и TRISIL
В последние годы за рубежом для защиты дорогостоящего оборудования все чаще применяют быстродействующие TRANSIL-, TRISIL- и TVS-диоды (встречаются и другие названия этих элементов). Несмотря на разные названия, это один класс приборов — сапрессоров, имеющих небольшое различие…
1 9649 0
рис. — Использование стабилитрона в качестве опорного напряжения
\$\начало группы\$
Я хочу использовать стабилитрон в качестве опорного напряжения для PIC18F2550, в качестве аналогового опорного напряжения V+. Я планирую использовать этот стабилитрон, но не знаю, как рассчитать его значения. Я планирую получить опорное напряжение 4,7 В, просто используя простую схему Vcc->Resistor->Zener->GND (используя обратный стабилитрон и получая его напряжение стабилитрона).
Глядя на техническое описание стабилитрона, я не вижу на нем кривую стабилитрона, только положительную, направленную вперед диаграмму напряжения. .. почему?
И я вижу только таблицу со значениями только для тока 5 мА. Я планировал использовать резистор 10 кОм, но в некоторых симуляциях я не получаю 4,7 В, вероятно, потому, что я не даю ему 5 мА, но как я могу это рассчитать? Как я могу узнать, какое напряжение будет на выходе с резистором 10K?
- рис.
- регулятор напряжения
- диоды
- стабилитрон
- источник опорного напряжения
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Стабилитроны предназначены для работы в обратном направлении при определенном токе, обозначаемом I z . Для указанного семейства стабилитронов этот ток составляет 5 мА, как указано в таблице 8 таблицы данных.
Это означает, что для использования стабилитрона в качестве регулятора напряжения указанного номинального напряжения он должен пропускать указанный I z ток плюс-минус миллиампер или около того.
Таким образом, для BZV55-4V7 используемое сопротивление должно рассчитываться таким образом, чтобы оно позволяло примерно 5 мА при (V cc — 4,7) Вольт .
Например: если напряжение питания 9 Вольт, то необходимое сопротивление R = V / I = 860 Ом . Ближайшее стандартное (серия E12, т. е. 10% допуск ) значение резистора составляет 820 Ом , что вполне подойдет для этой цели.
Предлагаемые 10 кОм, с другой стороны, не будут пропускать ток, достаточный для включения эффекта Зенера для полезного регулирования.
\$\конечная группа\$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.Использование стабилитрона для опорного напряжения
спросил
Изменено 8 лет, 9несколько месяцев назад
Просмотрено 5к раз
\$\начало группы\$
Я хочу использовать стабилитрон 9,1 В для опорного напряжения в компаратор операционного усилителя, чтобы при падении напряжения батареи (11-12 В постоянного тока) ниже 9,5 В постоянного тока он отключил питание схемы через P-канал МОП-транзистор.
Напряжение питания пройдет через делитель напряжения, снизив его на 10%, поэтому, когда оно достигнет магического уровня, оно все еще будет выше напряжения Зенера и заставит компаратор перевести затвор MOSFET в низкий уровень и отключить его. Тем самым спасая мои аккумуляторы от вредного глубокого разряда.
Это сработает или меня что-то укусит?
имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab \$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
Комментарий Дзарды действителен. У вас есть около 29 мкА тока, протекающего там при напряжении питания 12 В, и даже меньше, когда напряжение вашей батареи падает. Напряжение Зенера будет зависеть от тока, протекающего через него. Чем ниже сопротивление, которое вы имеете для подачи тока, тем легче будет поддерживать относительно постоянное / стабильное напряжение Зенера.
Вам определенно стоит ознакомиться с комментарием Дирсеу и убедиться, что выходной сигнал компаратора является рельсовым, а не открытым коллектором или открытым стоком. Если это так, добавление резистора, как он рекомендовал, сработает.
Я думаю, что основная причина того, что это, скорее всего, будет работать плохо, заключается в том, что в нем нет гистерезиса. В зависимости от потребляемого тока в цепи вы получите некоторое падение напряжения из-за внутреннего сопротивления батареи. Как только эта ограничительная схема отключит ток, напряжение на клемме батареи снова подскочит, потому что ток не течет. Эта стена заставит цепь снова включиться, что, в свою очередь, заставит эту ограничивающую схему отключить ее, бесконечно включая и выключая цепь. Это может сработать для вашей цели, но основная схема может сильно запутаться, и вы будете генерировать много шума. Если у вас есть компаратор со встроенным гистерезисом или если вы добавите гистерезис в эту схему, этого можно будет избежать.
Ваши токовые резисторы показывают, что вы отключаетесь при напряжении около 10,11 В: 9,1*1000 кОм/900 кОм = 10,11 В. для вашего приложения.
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
horta ответ правильный, но я думаю, что лучшее решение — избавиться от стабилитрона.
