Как сделать простой тестер для стабилитронов из готовых китайских модулей
В связи с появлением малогабаритных дешевых вольтметров в наше время, появилась возможность самостоятельно изготавливать различные приборы, устройства, пробники, чтобы контролировать разные величины. На основе такого вольтметра можно самостоятельно изготовить устройство которое будет проверять как стабилитроны на номинальное напряжение стабилизации, так и интегральные стабилизаторы напряжения с фиксированным выходным напряжением. Также можно проверять светодиоды на исправность.
Схема этого устройства довольна проста, и состоит в основном из готовых модулей вольтметра который способен измерять напряжение до 30 вольт как в моем случае, повышающий DC DC преобразователь, LI-ion аккумулятор от старого сотового телефона, трех резисторов зажимной колодки и пару выключателей.
Понадобится
- Контроллер зарядки TP4056 — http://ali.
pub/5bec2y - Повышающий преобразователь XL6009 — http://ali.pub/5bec4w
- Встраиваемый вольтметр — http://ali.pub/5becc3
- Аккумулятор 18650 — http://ali.pub/5becfz
- Колодка для быстрого подключения — http://ali.pub/5bebz9
pub/5bec2yСхема устройства:
На входе имеется источник питания состоящий из LI-ion аккумулятора от сотового телефона с рабочим напряжением 3.7 вольта с платой зарядки на TP4056, можно и поставить аккумулятор формата 18650. Далее напряжение поступает на вход повышающего DC-DC преобразователя и повышается до 30 вольт, с преобразователя напряжение уже поступает на схему устройства.
Резистор R1 служит для питания вольтметра я его подобрал таким образом чтобы, питание вольтметра было около 12-14 вольт. Резистор R2 и R3 токо ограничивающий желательно поставить помощнее 1-2 вата. Переключатель S1 служит для включения и выключение устройства, ставится он в разрыв цепи не посредственно перед преобразователем, чтобы во время простоя он не потреблял лишнюю энергию от аккумулятора, переключатель S2 служит для переключения режима рода работ, первый для проверки стабилитронов и светодиодов второй для интегральных микросхем.
Обратите внимание вольтметр имеет три провода красный желтый и черный на схеме указана правильность их подключения. Не обязательно ставить именно такой цифровой, можно и обойтись любым стрелочным вольтметром на постоянное напряжение 30 вольт, тогда потребность в питании отпадает и участок цепи с резистором R1 можно исключить из схемы.
Теперь посмотрим как работает данный тестер:
Возьмем несколько советских и импортных стабилитронов, вставляем согласно схеме в колодку и смотрим результаты вольтметр покажет нам на какое напряжение стабилизации рассчитан стабилитрон.
Далее проверим несколько светодиодов, для проверки используем все тот же режим и вольтметр нам покажет падение напряжения на диоде и соответственно мы увидим что светодиод исправно светит.
Теперь давайте проверим интегральные микросхемы в моих запасах есть как импортные так и СССР.
проверяемую микросхему вставляем в нижний ряд контактов зажимной колодки первые три контакта. переключаем режим работы и вольтметр покажет нам на какое фиксированное напряжение рассчитана микросхема.
Устройство смонтировано на макетной плате, все модули зафиксированы на термо клей. В итоге мы получили прибор три в одном, который будет всегда под рукой не большой по габаритам, не требующий наладки, не содержит дорогих или дефицитных компонентов. Особенно будет полезен тем, кто часто занимается построением или ремонтом блоков питания или стабилизаторов напряжения.
Смотрите видео
Простой прибор для проверки стабилитронов своими руками
Внешне стабилитрон похож на диод, выпускается в стеклянном и металлическом корпусе. Его главное свойство заключается в сохранении постоянного напряжения на своих выводах при достижении определенного потенциала. Это наблюдается у него при достижении напряжения туннельного пробоя. Обычные диоды при таких значениях быстро доходят до теплового пробоя и перегорают.
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:
- Тестер стабилитронов
- Конструктор для сборки популярного тестера транзисторов
- Как проверить микросхему на работоспособность мультиметром не выпаивая
- Прибор для проверки светодиодной подсветки телевизоров и отдельных светодиодов
- Как проверить напряжение стабилитрона?
- Варианты проверки стабилитрона мультиметром.
- проверка стабилитронов
Как узнать на сколько стабилитрон вольтПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Тестер стабилитронов
Тестер стабилитронов
Внешне стабилитрон похож на диод, выпускается в стеклянном и металлическом корпусе. Его главное свойство заключается в сохранении постоянного напряжения на своих выводах при достижении определенного потенциала. Это наблюдается у него при достижении напряжения туннельного пробоя.
Обычные диоды при таких значениях быстро доходят до теплового пробоя и перегорают. Стабилитроны, их еще называют диодами Зенера, в режиме туннельного или лавинного пробоя могут находиться постоянно, без вреда для себя, не доходя до теплового пробоя.
Прибор изготавливается из монокристаллического кремния, в электронной аппаратуре выступает как стабилизатор или опорное напряжение.
Высоковольтные защищают от перенапряжений, интегральные стабилитроны со скрытой структурой используются в качестве эталонного напряжения в аналого-цифровых преобразователях.
Так как стабилитрон и диод имеют почти одинаковые вольтамперные характеристики за исключением участка пробоя, то мультиметром стабилитрон проверяется, как и диод. Проверка осуществляется любым мультиметром в режиме прозвона диода или определения сопротивления. Выполняются такие действия:. Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение.
При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод. Иногда, мультиметр при проверке исправного полупроводника в режиме измерения сопротивления при обратной полярности показывает значение сильно отличающееся от ожидаемого. Вместо сотен килоом — сотни ом. Создается впечатление, что он пробит, и прозванивается в обе стороны.
Это возможно в случае использования в мультиметре внутреннего источника питания, превышающего напряжение стабилизации стабилитрона.
Полупроводник уменьшает свое внутреннее сопротивление до тех пор, пока не достигнет напряжения стабилизации. Поэтому при измерениях необходимо это учитывать. Иногда, при прозвонке мультиметр показывает большое сопротивление при прямом и обратном потенциале. Скорее всего, это двуханодный стабилитрон, поэтому для него полярность значения не имеет. Для проверки исправности потребуется приложить напряжение чуть больше стабилизирующего, при этом менять полярность. Измеряя токи, проходящие через него и сравнивая вольтамперные характеристики прибора можно выяснить состояние устройства.
Проверка диода Зенера на печатной плате затруднена влиянием других элементов. Для надежного контроля работоспособности необходимо выпаять один вывод, производить измерения вышеописанным способом. Это связано с тем, что он не может проверить его основные параметры. Поэтому многие радиолюбители изготавливают тестер стабилитронов своими руками.
Схема самого простого варианта состоит из набора аккумуляторов, постоянного резистора номиналом Ом, переменного сопротивления на 2 кОм и мультиметра.
Аккумуляторы соединяются последовательно для получения потенциала необходимого для измерения параметров стабилитронов. Напряжения стабилизации в основном лежат в пределах 1, В. Поэтому собирается батарея на 18 В. Затем к ее выводам параллельно подсоединяем последовательную цепочку из переменного резистора на 2 кОм мощностью 5 Вт и постоянного на Ом.
Второй будет играть роль ограничивающего сопротивления. Выводы переменного резистора присоединяются к трехконтактной клеммной колодке. К первому контакту присоединяется вывод, подключенный к плюсу батареи, ко второму другой крайний вывод, а к третьему средний подвижный контакт резистора. В других вариантах тестеров можно применять импульсные источники питания с регулируемым напряжением выходного каскада, но суть не меняется, измерителем остается мультиметр.
Для проверки исправности стабилитрона и соответствия паспортным данным необходимо проверить его работу на разных напряжениях.
Щупы тестера подсоединяются к ним же. Регулировкой переменного резистора увеличиваем обратное напряжение на полупроводнике до тех пор, пока оно не перестанет изменяться. Если это произошло, значит, стабилитрон достиг напряжения стабилизации и работает нормально.
Иногда требуется определить его вольтамперную характеристику. Тогда к предыдущей схеме добавляется тестер, работающий в режиме амперметра, соединенный последовательно со стабилитроном. При изменении вольтажа с определенным шагом, снимаются значения напряжения и тока, строится график, получается вольтамперная характеристика. Главная Инструменты Проверки мультиметром и тестером Методы проверки стабилитрона мультиметром и тестером Методы проверки стабилитрона мультиметром и тестером.
Предыдущая новость. Оценка статьи:. Проверка диодного моста мультиметром Как проверить катушку зажигания тестером Как проверить ТЭН мультиметром Как измерить температуру мультиметром.
Конструктор для сборки популярного тестера транзисторов
Рассмотренный далее стабилизированный блок питания является одним из первых устройств, которые собираются начинающими радиолюбителями. Это очень простой, но весьма полезный прибор. Для его сборки не нужны дорогостоящие компоненты, которые достаточно легко подобрать новичку в зависимости от требуемых характеристик блока питания. Материал будет также полезен тем, кто желает более детально разобраться в назначении и расчете простейших радиодеталей. В том числе, вы подробно узнаете о таких компонентах блока питания, как: силовой трансформатор; диодный мост; сглаживающий конденсатор; стабилитрон; резистор для стабилитрона; транзистор; нагрузочный резистор; светодиод и резистор для него. Также в статье детально рассказано, как подобрать радиодетали для своего блока питания и что делать, если нет нужного номинала.
Наглядно будет показана разработка печатной платы и раскрыты нюансы этой операции.
Наиболее простой способ проверки стабилитронов состоит в а при перемене местами проводников стрелка прибора не сдвигается с места (то Более строго проверить стабилитроны позволяет схема, представленная на рис.
Как проверить микросхему на работоспособность мультиметром не выпаивая
Огромная подборка схем, руководств, инструкций и другой документации на различные виды измерительной техники заводского изготовления: мультиметры, осциллографы, анализаторы спектра, аттенюаторы, генераторы, измерители R-L-C, АЧХ, нелинейных искажений, сопротивлений, частотомеры, калибраторы и многое другое измерительное оборудование. Во многих устройствах применяются оптроны, и надо четко понимать, что такое оптрон и как его проверить, для успешного поиска неисправностей. В процессе эксплуатации внутри оксидных конденсаторов постоянно происходят электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками.
И из-за этого появляется переходное сопротивление, достигающее иногда десятков Ом. Токи Заряда и разряда вызывают нагрев этого места, что еще больше ускоряет процесс разрушения. Еще одной частой причиной выхода из строя электролитических конденсаторов является «высыхание», электролита. Чтоб уметь отбраковывать такие конденсаторы предлагаем радиолюбителям собрать эту несложную схему. Идентификация и проверка стабилитронов оказывается несколько сложнее чем проверка диодов, т. С помощью этой самодельной приставки вы сможете одновременно наблюдать на экране однолучевого осциллографа сразу за восемью низкочастотными или импульсными процессами.
Прибор для проверки светодиодной подсветки телевизоров и отдельных светодиодов
IR тестер Тестер. Тестер пультов и ИК датчиков может понадобиться не только радиолюбителю, но и людям, часто занимающимся ремонтом техники, имеющей в конструкции эти элементы. Привожу в статье самую простую схему тестера IR приемника и пультов ДУ, которую можно сделать своими руками, всего, за 2 минуты.
В последнее время в проверке напряжения стабилизации стабилитронов стала острая необходимость, что и подтолкнуло к завершению задумки — изготовлению тестера стабилитронов. За время моего радиолюбительства, накопилось большое количество аккумуляторов от мобильных телефонов, планшетов, плееров, ноутбуков.
В радиолюбительской практике бывает накапливается много мелких стеклянных диодов, у которых не всегда понятные обозначения, среди них могут попадаться и стабилитроны. Для отыскания таковых и предназначен подобный тестер, а так же для выявления более точных стабилизирующих данных проверяемого стабилитрона.
Как проверить напряжение стабилитрона?
Радиолюбители иногда сталкиваются с проблемой проверки стабилитронов без маркировки. Естественно существует множество способов, например лабораторный блок питания с функцией ограничения тока и т. Было решено построить простой автономный тестер, который может проверить напряжение стабилизации стабилитронов. Для этих целей использованы готовые модули купленные в китайских интернет-магазинах.
Такие преобразователи довольно популярны и стоят копейки, могут обеспечивать выходное напряжение Вольт. Плата по сути из себя представляет автоматическое зарядное устройство для одной банки Li-Ion аккумулятора, обеспечивает максимальный ток заряда до 1 Ампер.
Варианты проверки стабилитрона мультиметром. Как узнать на сколько стабилитрон вольт
Главная Схемы Музыка Файлы Contact me. Проверяя электрическую схему станка в шумных цехах не совсем удобно пользоваться измерительными приборами, приходиться одновременно держать щупы прибора, смотреть на его показания и еще щёлкать переключателем режима работ. Хотя, дело-то в общем не в лампочке а в том, кто ее держит — напортачить можно и с указателем напряжения и с поверенным прибором, если он находиться в руках безответственного работника или того кто не умеет с ним обращаться должным образом. Для безопасного использования контрольная лампа конструктивно должна быть заключена в футляр из изоляционного материала, прозрачного или с прорезью для прохождения светового сигнала.
Проводники должны быть гибкими, надежно изолированными, длиной не более 0. Для изготовления простого и лёгкого в повторении варианта «контрольки»: берем две лампы V 15W для холодильника, спаиваем их последовательно между собой, в качестве проводников можно использовать щупы от мультиметра с пластмассовыми держателями на концах, провода в которых желательно заменить более качественными. Фланцы на таких щупах предотвращают возможность попадания пальцев на открытые концы щупов и токопроводящие части установок.
Простой киловольтметр для измерения напряжений до 50 – Есть очевидный недостаток — стабилитрон больше 45 вольт он не распознает. . all-audio.pro, Померь пожалуйста своим прибором тем что на фото.
проверка стабилитронов
Проверить исправность стабилитрона совсем несложно, он звонится как обычный диод, но иногда при сборке схем или ремонте аппаратуры возникает необходимость определить напряжение стабилитрона. Также бывают случаи, когда нужно подобрать из своих запасов стабилитрон, с определенным напряжением стабилизации.
Давно снимал видео на тему тестера для стабилитронов, устройство довольно популярно и пользуется спросом среди радиолюбителей, поэтому решил написать эту статью. В отличие от ранее указанного ролика, в этом проекте использованы готовые модули из Китая, что облегчает сборку. Итак для начала о компонентах, забегая вперед скажу, что затрат всего на пару долларов, а все ссылки на покупку нужных компонентов будут в конце статьи. Плата позволяет получить выходное напряжение Вольт, минимальное входное напряжение ,5Вольт. Вторая платка тоже из китая, это контроллер заряда для одной банки литий-ионного аккумулятора с защитой, построен на базе микросхемы TP
Не все знают, как проверить микросхему на работоспособность мультиметром.
Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими.
Логин или эл. Войти или Зарегистрироваться. Авторизация Логин или эл.
тестер стабилитронов | Журнал Nuts & Volts
» Перейти к дополнительным материалам
Когда я выбираю стабилитрон из своего шкафа с деталями, я всегда хочу проверить его напряжение пробоя, прежде чем использовать его в проекте — просто чтобы быть уверенным не было путаницы в моем ящике шкафа. Эту процедуру нужно повторять при закладывании неиспользуемых диодов обратно в мой шкаф, либо при переборе среди кучи диодов, подобранных мною на лишней розетке.
На настройку источника питания и вольтметра, выбор последовательного резистора для ограничения тока и измерение напряжения для каждого диода уходит много времени.
Альтернативы, такие как считывание номера детали и его поиск, или настройка трассировщика кривых, ничуть не быстрее. Множество ошибок, сгоревших диодов и поврежденных проектов убедили меня, что должен быть лучший способ. Во время экспериментов с автоколебательными импульсными источниками питания для другого приложения меня осенило, что эта технология была ответом на мою проблему.
Тестер, описанный в этой статье, представляет собой простую двухтранзисторную схему, работающую от батареи 9В, которая тестирует стабилитроны с напряжением пробоя до 52 вольт. Для построения, тестирования и использования схемы не требуется ничего, кроме мультиметра. Его конструкция с трансформаторной связью автоматически регулирует выходное напряжение в соответствии с напряжением тестируемого стабилитрона, в то же время регулируя ток диода для сохранения относительно постоянной мощности диода во всем диапазоне измерений.
Нет необходимости выбирать токоограничивающий резистор. Просто подключите вольтметр к диоду и измерьте его напряжение пробоя при постоянном и безопасном уровне мощности.
Схема также будет безопасно тестировать светодиоды, в том числе белые светодиоды, которые мультиметры не могут проверить, и другие низковольтные диоды в их прямом направлении, а также MOV (металлооксидные варисторы) и другие защитные устройства с более высоким напряжением пробоя.
Подключение внешнего источника питания к тестеру также позволяет легко тестировать устройства, выходящие из строя значительно выше 50 В. Со всеми моими проектами и многочисленными неизвестными устройствами, разбросанными по моему магазину, этот зенеровский тестер оказался наиболее часто используемым оборудованием на моем рабочем столе!
Справочная информация о стабилитронах
Если вы не знакомы со стабилитронами, вам будет уместно введение. Зенеры настолько полезны, что должны быть в коллекции компонентов каждого экспериментатора. Стабилитрон — это специализированный кремниевый диод, который в прямом направлении выглядит как обычный кремниевый диод. Однако в направлении обратного напряжения он демонстрирует низкий ток утечки, как и обычный диод, пока не будет достигнуто напряжение — так называемое «напряжение стабилитрона».
В этот момент он резко демонстрирует контролируемое постоянное напряжение пробоя, несмотря на увеличение тока.
Все диоды начинают сильно проводить ток при некотором напряжении в обратном направлении, но во избежание повреждения они работают значительно ниже этого напряжения пробоя. С другой стороны, стабилитроны предназначены для работы в области их пробоя, и этот пробой тщательно спроектирован для определенных напряжений. Например, семейство стабилитронов от 1N4728 до 1N4764 включает напряжения пробоя от 3,3 В до 100 В с 37 ступенями — гораздо более широкий диапазон, чем у обычных трехвыводных ИС-регуляторов с фиксированным напряжением. Эти диоды также могут быть соединены последовательно для достижения практически любого желаемого напряжения, а разные семейства диодов имеют различную номинальную мощность от 200 мВт до более 10 Вт.
Стабилитроны обычно используются в качестве регуляторов напряжения, эталонов опорного напряжения для конструкций операционных усилителей и в качестве защитных устройств для защиты компонентов от перенапряжения.
Такие приложения, как драйверы реле или соленоидов, а также импульсные источники питания, подобные описанному в этой статье, обычно используют стабилитроны для защиты (например, D2 в , рис. 1, ).
РИСУНОК 1. Схема тестера .
Они также находят применение (вместо простого последовательного резистора) для понижения одного напряжения до более низкого напряжения и для ограничения формы сигналов переменного напряжения. Они даже используются в качестве генераторов шума в радиочастотных импедансных мостах. Лучше всего — особенно для экспериментаторов с ограниченным бюджетом — типичные маломощные стабилитроны стоят всего несколько копеек каждый.
Тестер зенеровских диодов
Проверяемый диод подключается между красной и желтой клеммами, и напряжение считывается на этих клеммах при нажатии кнопки для проверки. Подключение амперметра между желтой и черной клеммами позволяет измерять ток во время тестирования, если это необходимо, или замена амперметра внешним источником питания позволяет расширить диапазон тестера до значительно более 52 вольт.
Мигающий красный светодиод указывает на наличие напряжения на тестовых клеммах. Желтый светодиод указывает на то, что выходное напряжение находится на пределе 55 В. Когда диод отсутствует или стабилитрон имеет напряжение пробоя выше 55 В, этот светодиод горит. Светодиод также указывает на правильное функционирование внутренней цепи при первоначальном тестировании и служит напоминанием о том, что на выходных клеммах присутствует потенциально опасное напряжение. Когда тестовый переключатель отпускается, выход быстро разряжается до нуля вольт в целях безопасности.
Внутренняя схема тестера легко модифицируется и моделируется для изменения диапазона напряжения или для использования в других приложениях. Эти модификации и моделирование обсуждаются далее в этой статье.
Описание схемы и работа
Схема тестера показана на рис. 1 . Ключом к простоте эксплуатации и сборки является использование трансформатора T1, который легко доступен у нескольких дистрибьюторов и предназначен для использования в небольших импульсных источниках питания.
T1 имеет шесть независимых и идентичных поляризованных обмоток, четыре из которых используются в тестере: T1-L1 является «первичной», управляющей обмоткой «обратной связи», T1-L4, и хранящей энергию в магнитном поле трансформатора; затем T1-L2 и T1-L3 соединяются последовательно, образуя «вторичку», разряжая накопленную магнитную энергию в тестируемый диод (ИУ).
Некоторые из вас узнают эту базовую схему как простой «блокирующий генератор», который широко использовался с электронными лампами для радиолокационных приложений во время Второй мировой войны, а позже был принят в качестве транзисторной конфигурации для первого поколения твердотельных импульсных источников питания. В области источников питания это теперь называется «обратноходовой схемой», возвращаясь к схемам горизонтального вывода на основе ЭЛТ / телевизоров, использующим эту топологию, или часто упоминается как «повышающая» схема. Это просто, работает со многими различными транзисторами и не требует специализированных интегральных схем.
S1 — однополюсный кнопочный переключатель мгновенного действия. Пока S1 не нажат, батарея 9 В отключена от цепи, а конденсатор выходного фильтра C4 разряжается через R8. Перемещение S1 в положение ON или TEST отключает R8 от выхода и подает 9 В на первичную обмотку T1-L1 и на пусковой резистор R2. Он также включает светодиод 1 — мигающий красный светодиод, который указывает пользователю, что цепь находится под напряжением и на выходных клеммах имеется потенциально опасное напряжение.
Пусковой ток протекает через резисторы R2 (и R4), открывая управляющий транзистор Q1. Когда Q1 включается, он притягивает контакт 1 T1 к земле, что, в свою очередь, вызывает повышение напряжения на обмотке обратной связи T1/T1-L4 от земли до +9 В, поскольку соотношение витков двух обмоток равно 1: 1. Повышение напряжения на T1-L4 передается на базу Q1 через C3, D1 и R3. Этот ток добавляется к току через резистор R2, дополнительно включая Q1 и быстро приводя его к насыщению.
В состоянии насыщения напряжение на Q1 составляет несколько десятых вольта и почти полное 9Напряжение батареи V находится между T1-L1.
Теперь ток через T1-L1 и R6 начинает увеличиваться, накапливая магнитную энергию в сердечнике. Через D3 ток не течет, так как он смещен в обратном направлении в течение этой части цикла колебаний.
Когда падение напряжения на R6 становится выше 0,7 В, «дроссельный» транзистор Q2 начинает открываться и шунтировать ток базы Q1 на землю, заставляя Q1 выходить из состояния насыщения и повышая напряжение на коллекторе Q1 . Это действие снижает напряжение на T1-L1, что, соответственно, снижает напряжение на обмотке обратной связи T1-L4, дополнительно уменьшая базовый привод до Q1 и быстро отключая Q1 посредством этого регенеративного действия.
Когда Q1 выходит из состояния насыщения и начинает отключаться, напряжение на его коллекторе быстро возрастает из-за индуктивного воздействия, а напряжение на T1-L1 меняется на противоположное, в результате чего напряжение на коллекторе Q1 превышает 9 В. В то же время вторичное напряжение меняется на противоположное, и D3 начинает проводить.
Когда накопленная в сердечнике энергия полностью высвобождается через вторичную обмотку, напряжения на всех обмотках падают, снова включая Q1 через C1 (напряжение на контакте 11 переходит от отрицательного напряжения к земле). Затем цикл повторяется до тех пор, пока C2 не зарядится до уровня напряжения, при котором ИУ начинает проводить ток, после чего колебания стабилизируются и продолжают подавать питание на ИУ.
Установившиеся формы колебаний показаны на рис. 2 .
РИСУНОК 2. Временная диаграмма, показывающая напряжения трансформатора.
Уровни напряжения (относительно земли) показаны для общего напряжения стабилитрона Vz при тестировании. Напряжения, показанные в скобках, относятся к стабилитрону на 12 В в качестве тестируемого устройства, а соответствующие фактические формы сигналов цепи показаны на рис. 3 .
РИСУНОК 3. Захват осциллографом фактической схемы тестирования стабилитрона на 12 В.
Если во время работы схемы ИУ отсутствует, то напряжение на C4 будет продолжать расти, как и пиковое напряжение на коллекторе Q1. Напряжение на выводе 2 T1 и выходное напряжение будут расти с каждым циклом, как и пиковое напряжение (половина выходного напряжения плюс 9 В) на коллекторе Q1. Это особенность схемы обратноходовой схемы, которая позволяет тестировать стабилитроны значительно выше напряжения батареи 9 В.V.
Однако необходима некоторая защита, чтобы пиковое напряжение на коллекторе Q1 не превышало его максимальное номинальное напряжение коллектора 40 В. Последовательная комбинация стабилитрона D2 и желтого светодиода 2 обеспечивает эту защиту, ограничивая пиковое напряжение и поглощая энергию магнитного поля T1, если нет ИУ или если напряжение пробоя ИУ превышает максимальное выходное напряжение тестера. LED2 загорается, когда в этом состоянии через D2 проходит ток.
Рисунок 4 показывает фактические измерения тока и мощности для различных тестируемых устройств на тестере в том виде, в котором они были построены.
Измерение этих диодов при подаче постоянного тока и одинаковых токах дало идентичные результаты, поэтому точность измерения превосходна. Следует отметить, что допуск индуктивности трансформатора составляет ±30%, поэтому ваши результаты могут отличаться.
РИСУНОК 4. Измеренная выходная мощность и ток.
Моделирование
Вместо того, чтобы пытаться математически объяснить работу схемы, проще использовать моделирование.
Бесплатный аналоговый симулятор от Linear Technologies — LTspice® ( www.linear.com/designtools/software ) — идеально подходит для моделирования этой схемы и детального изучения ее работы при различных номиналах компонентов и условиях. Симулятор имеет виртуальные приборы, которые позволяют измерять напряжение, ток и мощность в каждом проводе и компоненте в зависимости от времени.
Необходимо моделировать только те компоненты, которые сильно влияют на поведение схемы. Схема модели показана на Рис.
5 со стабилитроном на 12 В в качестве тестируемого устройства.
РИСУНОК 5. Схема для LTspice.
Этот файл доступен по ссылке в статье. Скриншот моделирования, показывающий формы сигналов выходного напряжения на выходе вторичной обмотки (при подключении к D1), показан на рис. 6 .
РИСУНОК 6. Моделирование LTspice — форма выходного сигнала трансформатора.
Использовались компоненты в библиотеке LTspice, которые в некоторых случаях отличались от реальных компонентов на 9Схема 0026 . Трансформатор моделируется как набор связанных обмоток со 100% связью (K=1 в Директиве Spice для трансформатора), а все индуктивности предполагаются линейными без какой-либо зависимости от тока. Реальный используемый трансформатор имеет падение индуктивности на 30% при токе 420 мА через одну обмотку, что значительно превышает пиковый ток в этой конструкции, поэтому предположение о линейности является разумным.
Поведение смоделированной схемы было очень близко к реальным результатам схемы и было особенно полезно для оптимизации значений компонентов.
Конструкция и тестирование
Схема построена на прототипе печатной платы (PCB) от RadioShack, которая также удобно помещается в стандартный пластиковый корпус от SeraPac с батарейным отсеком на 9 В (см. список деталей ). Верхняя часть платы (, рис. 7, ) содержит все компоненты, кроме трансформатора T1, который установлен на нижней стороне (, рис. 8, ). T1 сконфигурирован для поверхностного монтажа, что идеально подходит для 100-миллиметровых центров печатной платы.
РИСУНОК 7. Верх собранной печатной платы.
РИСУНОК 8. Нижняя часть печатной платы в сборе.
Я использовал штыревые разъемы для контактов к T1 и для подключения к передней панели через плоский кабель (10-жильный) с разъемом на печатной плате ( рис.
9 ). Ни в том, ни в другом нет необходимости, хотя я считаю штыревые разъемы удобными для крепления щупов осциллографа при оценке схемы.
РИСУНОК 9. Внутри верхней части корпуса.
Отдельная и легко отсоединяемая передняя панель также упрощает сборку и модификацию платы. Единственное предостережение при использовании штыревых разъемов заключается в том, чтобы убедиться, что клеммы переключателя S1 не соприкасаются с контактными разъемами, когда верхняя и нижняя части корпуса соединяются вместе.
Все компоненты на верхней стороне платы должны быть установлены в первую очередь и проверены на непрерывность, а Т1 припаян к нижней стороне в последнюю очередь. Окончательная проверка непрерывности должна выполняться при подключенной передней панели.
Особое значение имеет подключение D2 через LED2 к земле. Если это соединение разомкнуто, напряжение на коллекторе Q1 может быстро возрасти до уровня, который разрушит транзистор.
Когда целостность проводки будет проверена, подключите аккумулятор, оставьте выходные клеммы разомкнутыми (без ИУ) и нажмите S1. Желтый светодиод LED2 должен загореться вместе с мигающим светодиодом LED1. Это все, что вам нужно сделать, чтобы убедиться, что схема работает. Если желтый светодиод не загорается, перепроверьте проводку.
Помимо трансформатора, большинство компонентов схемы не являются критическими, но D3 должен быть выпрямителем с быстрым восстановлением, хотя допустим любой диод с быстрым восстановлением и напряжением пробоя выше 100 вольт. C4 и C5 должны иметь низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), чтобы избежать чрезмерных пульсаций в ИУ. Пленочные типы подходят в этом отношении, а выбранные конденсаторы имеют ESR менее 0,1 Ом. Если вы не уверены в ESR имеющихся у вас конденсаторов, соедините параллельно несколько конденсаторов меньшего номинала (например, два по 0,1 мкФ) и убедитесь, что они имеют адекватное номинальное напряжение. Низкое значение (0,22 мкФ) этих конденсаторов обеспечивает точность измерений, ограничивая при этом накопленную энергию по соображениям безопасности.
Работа с тестером
Замкните желтую клемму на черную с помощью перемычки, подключите стабилитрон к красной и желтой клеммам (сторона с полосой к красной клемме) вместе с вольтметром и считайте напряжение на диоде после нажатия С1. Вы заметите, что, пока вы удерживаете S1, напряжение стабилитрона будет дрейфовать по мере нагрева диода, поэтому сделайте быстрое измерение.
Также возможно тестирование светодиодов и других низковольтных диодов; просто убедитесь, что положительный конец светодиода или диода подключен к красной клемме, чтобы измерить прямое падение напряжения. В противном случае высокий потенциал тестера может разрушить светодиод или диод, превысив его максимальную спецификацию обратного пробоя.
Если вы хотите измерить ток через стабилитрон, снимите перемычку между желтой и черной клеммами и вставьте миллиметр. Конденсатор C5 на этих выводах обеспечивает путь с низким импедансом для пульсирующего тока через ИУ, так что индуктивность выводов мультиметра не влияет на точность считывания.
При измерении неизвестного стабилитрона и загорании желтого светодиода проверьте, открыт ли диод, проверив его прямое падение напряжения с помощью мультиметра или просто обратное в тестере. Если желтый светодиод гаснет при движении стабилитрона в прямом направлении, то скорее всего диод исправен, но имеет напряжение пробоя выше 55В. Если вы хотите измерить напряжение пробоя в этом случае, подключите внешний переменный источник питания к желтой и черной клеммам, при этом отрицательная клемма источника питания должна быть подключена к желтой клемме. Медленно увеличивайте напряжение питания до тех пор, пока желтый светодиод не погаснет, затем измерьте напряжение на диоде.
Таким способом я измерял стабилитроны с напряжением пробоя около 200 В, а также MOV и другие устройства защиты от высокого напряжения, не заботясь о чрезмерном рассеивании мощности, поскольку ток диода при выключении желтого светодиода довольно мал.
Модификации и усовершенствования схемы
Конфигурация схемы Рисунок 1 надежна и будет работать с различными модификациями.
Вы можете поэкспериментировать с тремя переменными элементами: вторичная обмотка T1; резистор R6, определяющий пиковый ток в Q1; и напряжение пробоя D2.
Если вы хотите, чтобы выходное напряжение имело более низкое максимальное напряжение, вы можете убрать одну обмотку во вторичной обмотке или уменьшить напряжение пробоя D2. Если вы хотите получить более высокое максимальное напряжение на выходе, вы можете поставить третью обмотку (на Т1 есть две неиспользуемые обмотки) последовательно с двумя показанными или просто заменить D2 стабилитроном с более высоким напряжением. Если вы выберете этот последний путь, вам нужно будет выбрать транзистор с более высоким напряжением пробоя, например, MPSA06 (VCEO = 80 В против 40 В для 2N39).04).
Конденсаторы С4 и С5 рассчитаны на 520В, а D3 имеет обратное напряжение пробоя 600 вольт, так что есть где поиграть… но будьте осторожны, если переходите на более высокие напряжения. Хотя C4 имеет небольшое значение (0,22 мкФ), накопленная энергия увеличивается пропорционально квадрату напряжения, поэтому более высокие напряжения могут вызвать очень опасный и потенциально смертельный удар! Будь осторожен!!
Если вы хотите увеличить или уменьшить мощность, подаваемую на ИУ, уменьшите или увеличьте значение R6 соответственно.
Транзисторы 2N4401 и MPSA06 могут поддерживать пиковые токи до 500 мА и могут использоваться в этой схеме.
Также было бы легко использовать корпус большего размера для тестера и включить цифровой панельный измеритель, который будет считывать напряжение на стабилитроне, не требуя отдельного или двух измерительных приборов для одновременного считывания напряжения и тока.
Вот оно! Я надеюсь, что эта схема подойдет вам так же, как и мне! NV
Ссылки
Справочник по импульсным источникам питания , Кейт Биллингс, McGraw-Hill, 1989, стр. 2.49–2.62.
VERSA-PAC Transformer Информация: www.digikey.com/product-search/en?mpart=VPh3-1600-R&vendor=283
Журнал EDN , 10 июня 2010 г., Design Ideas, стр. 51- 52, «Схема позволяет измерять напряжения стабилитрона и тестировать светодиоды».
EDN Magazine , 25 ноября 2004 г., стр. 104-106, «Тестовая схема стабилитрона служит источником постоянного тока».
Исправления
Список деталей обновлен. Загрузите zip-файл для обновленного списка деталей.
Загрузки
ноябрь2014_HOFFMAN
ZenerDiodetest.ASC
ноябрь2014_HOFFMAN PARTS
СПИСОК ПРОИЗВОДОВ
Основы: введение в Zener Diodes
Diodes-это специальное тип. — которые также позволяют току течь в противоположном направлении, но только при достаточном напряжении. И хотя это звучит несколько эзотерически, на самом деле они являются одними из самых удобных компонентов, когда-либо встречавшихся на рабочем месте инженера, предоставляя отличные решения для ряда распространенных потребностей в схемотехнике.
Далее мы покажем вам, как (и когда) использовать стабилитрон для приложений, включая простые опорные напряжения, привязку сигналов к определенным диапазонам напряжения и снижение нагрузки на регулятор напряжения.
Предыстория: Полупроводниковые диоды, реальные и идеальные
Чтобы понять, чем стабилитроны отличаются от других диодов, давайте сначала рассмотрим свойства обычных диодов.
И хотя существует множество различных типов диодов — см. здесь длинный список — мы сосредоточимся на так называемых «обычных» полупроводниковых диодах, чаще всего сконструированных с p-n кремниевым переходом.
Диоды обычно поставляются в стеклянных или пластиковых цилиндрических упаковках, помеченных полосой на одной стороне для обозначения полярности. В идеальном диоде ток течет только в одном направлении, от анода (положительная сторона) к катоду (отрицательная сторона), отмеченному полосой. Схематический символ представляет собой треугольник, указывающий на полосу, где ток течет в том же направлении, к концу с полосой (полосой). Версии диодов для поверхностного монтажа, как правило, следуют тому же соглашению по маркировке, где конец катода отмечен широкой полосой.
Если включить диод в простую цепь с источником переменного напряжения и токоограничивающим резистором, то можно измерить ток I через диод при приложении к нему заданного напряжения В .
Для идеального диода ток вообще не проходит, когда напряжение меньше нуля: диод полностью предотвращает протекание обратного тока. При небольшом положительном напряжении («прямое смещение» или иногда «прямое напряжение») может протекать небольшое количество тока, и очень большое количество тока будет протекать выше заданного порога. Величина протекающего тока на самом деле экспоненциальна с увеличением напряжения.
Пороговое значение, при котором протекает значительный ток, обычно составляет около 0,7 В для простых полупроводниковых диодов, но может достигать 0,15 В для диодов Шоттки или достигать 4 В для некоторых типов светодиодов.
Конечно, идеальных диодов не существует. В реальных диодах при обратном напряжении может протекать очень небольшой ток (утечка). И, что более важно, каждый диод рассчитан на определенное максимальное значение обратного напряжения. Если вы приложите более отрицательное напряжение, чем этот предел, диод подвергнется «обратному пробою» и начнет проводить значительный ток, но назад от нормального направления тока диода.
Для обычного диода мы бы сказали, что диод вышел из строя , если он начинает проводить ток в этом направлении.
В стороне: Фактическая физика того, что происходит при пробое, довольно интересна; этому поведению способствуют два отдельных эффекта, эффект Зенера и лавинный пробой.
Стабилитроны
Зенеровские диоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые были изготовлены таким образом, чтобы их обратный пробой происходил при определенном, четко определенном напряжении (его «напряжение Зенера»), и которые спроектированы таким образом, чтобы они могли работать непрерывно в этом режиме развала. Доступны широко распространенные стабилитроны с напряжением пробоя («напряжение Зенера») от 1,8 до 200 В.
Схематическое обозначение стабилитрона показано выше – оно очень похоже на обозначение обычного диода, но с загнутыми краями на полосе. Зенер по-прежнему проводит электричество в прямом направлении, как и любой другой диод, но также проводит электричество в обратном направлении, если приложенное напряжение обратное и больше, чем напряжение пробоя Зенера.
Типичное применение может быть таким, как указано выше: Стабилитрон на 10 В (тип 1N4740) включен последовательно с резистором и постоянным источником питания на 12 В. Номинал резистора выбирают таким, чтобы через него и через стабилитрон проходило несколько мА, удерживая его в области пробоя. В приведенной выше схеме напряжение на стабилитроне составляет 10 В, а на резисторе — 2 В. При напряжении 2 В на резисторе 400 Ом ток через этот резистор (и диод последовательно) составляет 5 мА.
Эталоны напряжения Зенера
Свойство стабилитронов с фиксированным напряжением делает их чрезвычайно удобными в качестве быстрых эталонов напряжения. Базовая схема выглядит так:
Необходимо учитывать несколько требований. Во-первых, входное напряжение должно быть выше напряжения Зенера. Во-вторых, номинал резистора должен быть выбран таким, чтобы через стабилитрон всегда протекал ток.
Некоторые предостережения: это не обязательно хороший источник питания для всех целей — резистор ограничивает потребляемый ток.
Это также не обязательно точность опорное напряжение; напряжение будет зависеть от величины потребляемого тока. (То есть, чтобы напряжение было стабильным, нагрузка, управляемая этим опорным напряжением, должна быть постоянной.) Напряжение также зависит от температуры. Стабилитроны в диапазоне 5-6 В имеют наилучшую температурную стабильность, и существуют высокоточные стабилитроны (например, LM399), которые включают в себя собственную термостабилизированную печь для дальнейшего поддержания температуры диода как можно более стабильной.
Развив эту идею немного дальше, вы можете создать полноценный источник питания с несколькими шинами, используя только набор диодов Зенера для генерации всех необходимых напряжений, при условии, что требования к току на входе невелики. разное напряжение питания. Вышеприведенная схема является частью работающего лабораторного прибора.
Фиксаторы напряжения: ограничение сигналов с помощью стабилитронов
Изменение аналогового сигнала может быть ограничено довольно узким диапазоном напряжений с помощью одного стабилитрона.
Если у вас есть напряжение, которое колеблется между + 7 В и — 7 В, вы можете использовать один стабилитрон на 4 В, подключенный к земле, чтобы сигнал не превышал 4 В или не опускался ниже -0,7 В (где диод проводит вперед на землю).
Если вы хотите, чтобы сигнал никогда не становился отрицательным, например, для входа в аналого-цифровой преобразователь, который принимает сигналы в диапазоне 0–5 В, вы можете подключить анод стабилитрона к шине питания. на 1 В вместо земли. Тогда диапазон выходного сигнала будет ограничен диапазоном от 0,3 В до 5 В.
Еще один хитрый прием — последовательное использование двух диодов Зенера, ориентированных противоположно. Например, это может обеспечить симметричный предел отклонения сигнала от земли. Это также обычная конфигурация для использования стабилитронов в качестве подавителей переходных процессов.
Перевод напряжения: снижение нагрузки на регулятор
Вот что-то не работает. У нас есть TL750L05, тип линейного стабилизатора с выходным напряжением 5 В, который может обеспечивать выходной ток до 150 мА, и его нагрузка будет переменной.
Нам нужно запитать его от источника 36 В. К сожалению, максимальное входное напряжение TL750L05 составляет 26 В.
Давайте попробуем добавить последовательно резистор, чтобы снизить часть этого напряжения:
Наша выходная нагрузка может достигать 125 мА и 10 мА. Итак, резистор какого номинала нам подойдет?
Предположим, что мы предполагаем нагрузку 125 мА. Затем снять (скажем) 20 В на резисторе, 20 В / 0,125 А = 160 Ом. Если мы используем 160 Ом, это упадет только на 160 Ом × 0,01 А = 1,6 В при нагрузке 10 мА, а 36 В — 1,6 В все еще больше, чем 26 В. Чтобы быть безопасным для нагрузки 10 мА, мы должны выбрать резистор, который дает нам падение не менее 11 В, для входа 25 В на регулятор. Таким образом, 11 В / 0,01 А = 1100 Ом было бы безопасно для нагрузки 10 мА. Но если нагрузка увеличится до 125 мА, падение на 1100 Ом составит V = 0,125 А × 1100 Ом = 137 В, а значит, на входе регулятора будет меньше 5 В, и он перестанет работать.
Ясно, что не существует номинала резистора, который можно было бы выбрать и который бы действительно работал как для слабого, так и для сильноточного случая.
В стороне: Мы пропустили пару мелких деталей о регуляторах напряжения, которые часто заслуживают внимания. Во-первых, линейный регулятор всегда требует немного большего напряжения на входе, чем на выходе. Эта разница напряжений называется «напряжением падения» и может достигать 0,6 В для TL750L05, так называемого регулятора «с малым падением напряжения». Это означает, что при выводе 5 В при 150 мА на входе регулятора должно быть 5,6 В или выше. Мы можем смело игнорировать это здесь, потому что 36 В – 137 В все еще ниже 5,6 В.
Вторая небольшая деталь заключается в том, что линейный регулятор на самом деле потребляет немного больше тока на своем входе, чем на своем выходе. Причина этого в том, что часть тока, поступающего на вход регулятора, течет на землю через его третью клемму «заземления», а не на выходную клемму. Этот «ток покоя» может достигать 12 мА для TL750L05. Это означает, что когда 125 мА вытекает из выходной клеммы регулятора, на входную клемму может поступать до 137 мА.