Расчет резистора для стабилитрона онлайн: Он-лайн калькуляторы для радиолюбителя

Содержание

Расчёт радиаторов для транзисторов и микросхем. Онлайн калькулятор теплоотводов.

— На кой хрен козе баян? Она и так весёлая … — живо интересовались удмуртские радиолюбители, разглядывая диковинный
теплоотвод, установленный на лампу выходного каскада.

— Только для игры на баяне, козе баян и нужен, на какой же ещё? — гордо отвечал владелец теплоотвода, весьма довольный
произведённым на коллег впечатлением.

На самом деле, вакуумным приборам, работающим в штатном режиме, дополнительный отвод тепла не требуется.
А вот мощным транзисторам, микросхемам и всяким диодам, которые толком и на баяне играть не умеют
и, подобно лампам, рассеивать тепловую мощность путём естественной конвекции не научились — подавай принудительный отвод тепла от
кристалла полупроводника. А не подашь, отойдут стройными рядами от мира сего из-за перегрева и последующего разрушения этого самого
рабочего кристалла.

Так вот, для обеспечения эффективного отвода тепла от силового элемента и применяют теплоотводы (радиаторы).

Полный расчёт радиатора — вещь кропотливая. Можно воспользоваться грубым расчётом —
для рассеивания 1 ватта тепла, выделяемого полупроводниковым прибором, достаточно использовать площадь теплоотвода,
равную 30 квадратным сантиметрам.

Но лучше воспользоваться специальной программой.

Существует формула для расчёта теплового сопротивления теплоотвода:

Q=(T2-T1)/P-Q1-Q2, где

Т2 — максимальная температура кристалла транзистора по справочнику,

Т1 — максимально допустимая температура в коробке с нашим устройством,

P — рассеиваемая на транзисторе мощность,

Q1 — тепловое сопротивление кристалл-корпус по справочнику,

Q2 — тепловое сопротивление корпус-радиатор.

Эта формула непререкаема и не должна вызывать никаких сомнений.

А вот формулы по переводу рассчитанного теплового сопротивления в площадь поверхности радиатора, выуженные из нашей справочной литературы —
не вызвали чувства глубокого удовлетворения, в связи с существенным несоответствием получаемых результатов суровой реальности жизни.

Пришлось искать правду в источниках империалистических агрессоров, а конкретно — в рекомендациях по выбору алюминиевых радиаторов
американской фирмы Aavid Thermalloy.
Информация эта неожиданно обнаружилась в электротехническом справочнике г-на Корякина-Черняка С. Л., за что ему большое человеческое
спасибо.

Теперь давайте определимся с терминологией.

S — площадь поверхности радиатора, равная удвоенной суммарной площади основания радиатора и всех площадей рёбер радиатора.
Почему удвоенной? Потому, что и основание, и все рёбра теплоотвода имеют по две поверхности, которыми и излучают тепло
в окружающее пространство.

Q — тепловое сопротивление между радиатором и окружающей средой. Спецификация большинства радиаторов содержит этот
параметр.

Q1 — тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом силовых элементов обычно приводится в справочнике
и обозначается RthJC. Значение этой величины в основном зависит от типа корпуса и у современных транзисторов
составляет величину 0,4-1,5 (°С/Вт) или (К/Вт).

Q2 — значение теплового сопротивление корпус-радиатор стремиться к нулю в тех случаях, когда мы прикручиваем транзистор к
отполированной поверхности радиатора без изолирующих прокладок, или используем тонкие современные подложки из из оксида алюминия
(Al2O3), нитрида алюминия (AlN), или оксида бериллия (BeO). В случае применения слюды значение теплового сопротивления может составлять
0.2-1.5 (°С/Вт), в зависимости от толщины прокладки.

Т2 — максимальная температура кристалла транзистора, обозначается Tjmax и составляет для мощных транзисторов величину 120-175°С.

Т1 — максимально допустимая температура внутри корпуса, в котором находится радиатор, либо максимальная температура окружающей
среды, если рёбра радиатора выведены наружу.

ИТАК, РИСУЕМ ТАБЛИЧКУ ДЛЯ РАЧЁТА ПЛОЩАДИ РАДИАТОРА

— Максимальную температуру кристалла Т2 по возможности указываем на 20-30% ниже значения Tjmax, приведённого в
справочнике на полупроводник. Я бы рекомендовал подобрать это значение, исходя из температуры радиатора 60-70 градусов.


— Значение теплового сопротивления кристалл-корпус Q1 RthJC не гадая берём из справочника. Если совсем лень — ставим 1.


— Графу теплового сопротивления корпус-радиатор Q2 можно оставить без внимания, если транзистор сидит на радиаторе без всяких
прокладок, либо используются современные тонкие подложки, сдобренные специальными пастами. Если это не так, ищем в справочнике
параметр теплового сопротивления, на используемый вид подложки, и заносим его в таблицу.


— Так же оставляем в покое графу «скорость воздушного потока от вентилятора», если оный не предусмотрен нашей конструкцией.
А если предусмотрен, надо озадачиться выяснением этой самой величины скорости воздушного потока, омывающего наш теплоотвод.

Как? А приведу-ка я на следующей странице кусок главы из электротехнического справочника уважаемого автора Корякина-Черняка С. Л.,
посвящённый расчёту радиаторов, там кобыла и отыщется.
Как правило, значение этой величины находится в пределах 1-5 м/сек.

Если Вы вдруг озадачились рассеиванием на радиаторе слишком высоких мощностей, калькулятор может выдать отрицательные значения.
Смотрим формулу и видим — это нормально. Происходит это из-за ненулевого значения теплового сопротивления кристалл-корпус. Тут природу
не обманешь — надо либо поднимать значение максимальной температуры кристалла Т2, либо искать транзистор с меньшим тепловым
сопротивлением, либо сажать несколько транзисторов в параллель.

Теперь, что касается покупки радиатора по кропотливо рассчитанным нашей таблицей параметрам. Если производитель солидный, можно
воспользоваться приведённым в технической документации значением удельного теплового сопротивления. Параметр этот имеет размерность
дюйм*град/Вт, поэтому для пересчёта его в тепловое сопротивление всего радиатора, нам надо разделить это значение на длину в см.
и умножить на 2,54.

Если этот производитель Kinsten Industrial, или прочий китайский «no trademark» — воздержитесь от доверительных чувств
к указанному в DataSheet параметру теплового сопротивления, а лучше старательно, по приведённым чертежам, просчитайте суммарную
площадь подложки и граней, умножьте полученный результат на 2 и оценивайте возможность применения данной железяки в вашем
устройстве, исходя из общей площади поверхности радиатора.

С этим всё, дальше кусок из умного справочника.












 

Выбор стабилитрона

Чтобы подобрать стабилитрон для схемы, показанной на рис. 3, нужно знать диапазон
входных напряжений U1 и диапазон изменения нагрузки RН.

Рис. 3. Схема включения стабилитрона.

Для примера рассчитаем сопротивление R и подберём стабилитрон для схемы на рис. 3
со следующими требованиями:

Диапазон входных напряжений, В U1 11…15
Выходное напряжение, В U2 9
Диапазон нагрузок, мА IН 50…100

Такая схема может потребоваться, например, для питания какого-либо устройства с небольшим
потреблением от бортовой сети автомобиля.


Один из посетителей сайта нашёл в этой статье ошибку, за что я ему благодарен. Сейчас эта статья исправлена и содержит правильные расчёты.

Итак, для начала рассчитаем значение сопротивления R. Минимальное напряжение на входе равно 11 В.
При таком напряжении мы должны обеспечить ток на нагрузке не менее 100 мА (или 0,1 А).
Закон Ома
позволяет определить сопротивление резистора:

RЦ = U1МИН / IН.МАКС = 11 / 0,1 = 110 Ом

То есть цепь для обеспечения заданного тока на нагрузке должна иметь сопротивление не
более 110 Ом.

На стабилитроне падает напряжение 9 В (в нашем случае). Тогда при токе 0,1 А
эквивалент нагрузки:

RЭ = U2 / IН.МАКС = 9 / 0,1 = 90 Ом

Тогда, для того чтобы обеспечить на нагрузке ток 0,1 А, гасящий резистор должен иметь
сопротивление:

R = RЦ – RЭ = 110 – 90 = 20 Ом

С учётом того, что сам стабилитрон тоже потребляет ток, можно выбрать несколько
меньшее сопротивление из стандартного ряда Е24
статью о резисторах).
Но, так как стабилитрон потребляет небольшой ток, этим значением в большинстве
случаев можно пренебречь.

Теперь определим максимальный ток через стабилитрон при максимальном входном
напряжении и отключенной нагрузке. Расчёт нужно выполнять именно при отключенной нагрузке,
так как даже если у вас нагрузка будет всегда подключена, нельзя исключить вероятность того,
что какой-нибудь проводок отпаяется и нагрузка отключится.

Итак, вычислим падение напряжения на резисторе R при максимальном входном напряжении:

UR.МАКС = U1МАКС – U2 = 15 – 9 = 6 В

А теперь определим ток через резистор R из того же закона Ома:

IR.МАКС = UR.МАКС / R = 6 / 20 = 0,3 А = 300 мА

Так как резистор R и стабилитрон VD включены последовательно, то максимальный ток
через резистор будет равен максимальному току через стабилитрон (при отключенной нагрузке),
то есть

IR.МАКС = IVD.МАКС = 0,3 А = 300 мА

Нужно ещё рассчитать мощность рассеивания резистора R. Но здесь это мы
делать не будем, поскольку данная тема подробно описана в статье
Резисторы.

А вот мощность рассеяния стабилитрона рассчитаем:

PМАКС = IVD.МАКС * UСТ = 0,3 * 9 = 2,7 Вт = 2700 мВт

Мощность рассеяния – очень важный параметр, который часто забывают учесть. Если окажется,
что мощность рассеяния на стабилитроне превысит максимально допустимую, то это приведёт к
перегреву стабилитрона и выходу его из строя. Хотя при этом ток может быть в пределах нормы.
Поэтому мощность рассеяния как для гасящего резистора R, так и для стабилитрона VD нужно
всегда рассчитывать.

Осталось подобрать стабилитрон по полученным параметрам:

UСТ = 9 В – номинальное напряжение стабилизации
IСТ.МАКС = 300 мА – максимально допустимый ток через стабилитрон
РМАКС = 2700 мВт – мощность рассеяния стабилитрона при IСТ.МАКС

По этим параметрам в справочнике находим подходящий стабилитрон. Для наших целей подойдёт, например, стабилитрон Д815В.

Надо сказать, что этот расчет довольно грубый, так как он не учитывает некоторые параметры,
такие, например, как температурные погрешности. Однако в большинстве практических случаев
описанный здесь способ подбора стабилитрона вполне подходит.

Стабилитроны серии Д815 имеют разброс напряжений стабилизации. Например,
диапазон напряжений Д815В – 7,4…9,1 В. Поэтому, если нужно получить точное напряжение
на нагрузке (например, ровно 9 В), то придётся опытным путём подобрать стабилитрон
из партии нескольких однотипных. Если нет желания возиться с подбором «методом тыка»,
то можно выбрать стабилитроны другой серии, например серии КС190. Правда, для нашего
случая они не подойдут, поскольку имеют мощность рассеивания не более 150 мВт.
Для повышения выходной мощности стабилизатора напряжения можно использовать транзистор.
Но об этом как-нибудь в другой раз…

И ещё. В нашем случае получилась довольная большая мощность рассеивания стабилитрона.
И хотя по характеристикам для Д815В максимальная мощность 8000 мВт, рекомендуется
устанавливать стабилитрон на радиатор, особенно если он работает в сложных условиях
(высокая температура окружающей среды, плохая вентиляция и т.п.).

Если необходимо, то ниже вы можете выполнить описанные выше рассчёты для вашего случая

Параметр Значение Единица измерения
Минимальное входное напряжение, U1МИН = В
Максимальное входное напряжение, U1МАКС = В
Выходное напряжение, U2 = В
Минимальный ток нагрузки, IН.МИН = мА
Максимальный ток нагрузки, IН.МАКС = мА
Сопротивление резистора, Ом, R =
Максимальный ток через стабилитрон, IVD.МАКС = мА
Мощность рассеяния R, PR >= мВт
Мощность рассеяния VD, PVD >= мВт

Калькулятор TL431 — стабилитрон [таблицы .ods, .xls]

Утро пошло наперекосяк — я проектировал схему, которая питалась от стабилитрона TL431, а калькулятор на сайте cxem.net не работал. Пришлось вникать в даташит и выводить все формулы самостоятельно.

Получились три таблички в форматах:

На каждом листе-калькуляторе есть краткая инструкция, а здесь я расскажу о них подробно.

Стабилитрон-1 (расчёт сопротивлений по заданным напряжению и току)

TL431 не зря называют «управляемым стабилитроном». Резистор R1 гасит лишнее напряжение и задаёт нужный ток нагрузки, а делитель R2…R4 отвечает за напряжение стабилизации. Any colour you like — 2,5…36 вольт. Подстроечный резистор R3 своим нижним выводом соединён со средним и с выходом делителя, поэтому фактически он входит в состав R2 — верхнего плеча. У такого включения есть потенциальная опасность — если R2 или R3 оборвётся, то TL431 закроется, и на выходе стабилизатора появится всё входное напряжение. Нагрузке это вряд ли понравится, даже «электролиты» могут надуться от обиды. Однако эта особенность — совсем не повод отказываться от схемы. Просто надо внимательнее следить за состоянием R3, особенно если его крутят целыми днями.

Как и в случае с прошлым калькулятором делителей, каждую страницу с результатами можно распечатать. Основные формулы на картинке помогут собрать делитель для другого напряжения стабилизации, даже если уже ночь и компьютер выключен. Таблица стандартных номиналов радиодеталей подскажет, какие сопротивления лучше взять (на печать не выводится). Для космически важных применений есть ряды резисторов E96 и E192 — 1% и 0,5% точности.

Инструкция:
1. Задать входное и выходное напряжения Uвх, Uвых, ток нагрузки Iнагр, собственный ток стабилизатора Iстаб (1…2 мА).
2. Установить R3max и R3* в нули.
3. Выбрать R4 из таблицы стандартных номиналов и внести его в графу. Калькулятор выдаст расчётное значение суммы R2 и R3.
4. Задать стандартный номинал R2 — меньше, чем сумма R2+R3.
5. Указать максимальное сопротивление подстроечного резистора R3max. Итоговая сумма R2+R3max должна быть больше расчётного значения. Чем ближе R2 к сумме и чем меньше R3, тем уже будет диапазон регулировки Umin, Umax.
6. Сопротивление R1 и мощность PR1max рассчитываются по токам Iнагр, Iстаб, Iдел и максимальному напряжению на выходе Umax.
7. Мощность PVD1min рассеивается на TL431, когда к ней подключена нагрузка (штатный режим), мощность PVD1max — когда НЕ подключена. Следите, чтобы стабилизатор и R1 не перегревались, так как без нагрузки через них течёт сумма токов Iнагр, Iстаб, Iдел.
8. При сборке схемы R3* может быть постоянным. Если же техзадание требует делителя на двух резисторах R2 и R4, то R3max и R3* надо оставить на нулях.

N. B.! Относится ко всем схемам: чем выше сопротивление R2R4, тем меньше будет ток делителя Iдел. Это позволит сэкономить немного электричества при питании от батареи, но и чересчур задирать сопротивление тоже не стоит. Калькулятор использует упрощённую формулу расчёта, точности которой хватает обычному радиолюбителю:

Uвых = (1 + (R2/R4) )*2,5

Про R3 временно забываем — он ведь часть R2.

Однако если присмотреться к даташиту, то совсем правильно выходное напряжение рассчитывать так:

Uвых = (1 + (R2/R4) )*Uref + Iref*R2

Uref
— опорное напряжение TL431, которое в теории равно 2,495 В, а по факту немного меньше — 2,47…2,48 В. Оно зависит от производителя и класса точности микросхемы, от окружающей температуры и напряжения на катоде. Если вы не проектируете источник опорного напряжения с точностью до четвёртого знака — подставляйте 2,5 В.

Iref — ток, нужный для управления TL431, обычно 1…4 мкАЕсли в «правильную» формулу подставить R2 = 100 кОм, то к выходному напряжению добавятся 0,1…0,4 В. Эта ошибка может как ничего не значить, так и всё испортить — зависит от области применения схемы и требуемой точности. А вот если взять R2 = 10 кОм, то «лишнего» напряжения набежит всего 0,01…0,04 В. Поэтому R2, R3 и R4 должны лежать в диапазонах 1…100 кОм и обеспечивать ток делителя 40 и более мкА.

Я провёл серию экспериментов — задавшись напряжением стабилизации, рассчитал делитель, сделал замеры, потом увеличил резисторы в 10 раз и сделал повторные замеры. С той же уверенностью, что Сергей Королёв постановил считать грунт на Луне твёрдым, я везде определил ток Iref как 2 мкА. И теория подтвердилась практикой — чем выше номинал R2, тем дальше выходное напряжение от расчётного. Особенно хорошо это видно на экспериментах 9…12.

Кроме того, высокоомный делитель — это проблемы с измерением напряжения. Например, для пяти вольт вы взяли резисторы R2 и R4 по 220 кОм, и решили измерить напряжение с делителя. Входное сопротивление мультиметра — 10 МОм. Однако когда он оказывается параллельно подключён к R4, общее сопротивление этого участка цепи падает на 2%, до значения 215,26 кОм. Выходное напряжение при этом вырастет, и если TL431 работает эталоном для какой-нибудь измерительной цепи — может появиться ошибка. А вы только подключили вольтметр! Зато если взять резисторы по 22 кОм, то сопротивление R4 уйдёт всего на 0,2% — до 21,95 кОм.

Поэтому резисторы R2 и R4 надо выбирать в диапазоне 1…100 кОм, а при помощи подстроечного R3 точно устанавливать напряжение во время наладки. Или же вводить в схему R3*, близкий к рассчитанному.

Стабилитрон-2 (расчёт сопротивлений по заданным напряжению и току)

В этой схеме подстроечный резистор R3 своим верхним выводом соединён со средним и с выходом делителя, поэтому фактически он входит в состав R4 — нижнего плеча. Обрыв этих резисторов не так страшен — стабилитрон откроется полностью, и на выходе останется только 2,5 вольта. Всю тепловую нагрузку при этом на себя примет R1.

Поскольку регулировка делителя развёрнута, то и расчёты проводятся наоборот — по известному R2.

Инструкция:
1. Задать входное и выходное напряжения Uвх, Uвых, ток нагрузки Iнагр, собственный ток стабилизатора Iстаб (1…2 мА).
2. Установить R3max и R3* в нули.
3. Выбрать R2 из таблицы стандартных номиналов и внести его в графу. Калькулятор выдаст расчётное значение суммы R3 и R4.
4. Задать стандартный номинал R4 — меньше, чем сумма R3+R4.
5. Указать максимальное сопротивление подстроечного резистора R3max. Итоговая сумма R4+R3max должна быть больше расчётного значения. Чем ближе R4 к сумме и чем меньше R3, тем уже будет диапазон регулировки Umin, Umax.
6. Сопротивление R1 и мощность PR1max рассчитываются по токам Iнагр, Iстаб, Iдел и максимальному напряжению на выходе Umax.
7. Мощность PVD1min рассеивается на TL431, когда к ней подключена нагрузка (штатный режим), мощность PVD1max — когда НЕ подключена. Следите, чтобы стабилизатор и R1 не перегревались, так как без нагрузки через них течёт сумма токов Iнагр, Iстаб, Iдел.
8. При сборке схемы R3* может быть постоянным. Если же техзадание требует делителя на двух резисторах R2 и R4, то R3max и R3* надо оставить на нулях.

Стабилитрон-3 (подбор сопротивлений для заданного напряжения)

Подстроечный резистор R3 включён по схеме потенциометра, поэтому его можно представить как резисторы R3.1 и R3.2, последовательно соединённые с R2 и R4. На этом и строится подбор всех сопротивлений в этом калькуляторе. Да-да, именно подбор, а не расчёт, и в этом главный минус такой схемы — надо потратить больше времени, чтобы получить результат.

Инструкция:
1. Задать входное и выходное напряжения Uвх, Uвых, ток нагрузки Iнагр, собственный ток стабилизатора Iстаб (1…2 мА).
2. Установить R3max и R3.1 в нули. R3.2 обнулится автоматически.
3. Подобрать такие R2 и R4, чтобы рассчитанное Uвых было близким к нужному. Используйте таблицу стандартных номиналов резисторов.
4. Для точной регулировки укажите максимальное сопротивление подстроечного резистора R3max.
5. Калькулятор выдаст диапазон регулировки (Umin, Umax) и текущее значение Uвых. Последнее можно менять, увеличив сопротивление R2.1.
6. Сопротивление R1 и мощность PR1max рассчитываются по токам Iнагр, Iстаб, Iдел и максимальному напряжению на выходе Umax.
7. Мощность PVD1min рассеивается на TL431, когда к ней подключена нагрузка (штатный режим), мощность PVD1max — когда НЕ подключена. Следите, чтобы стабилизатор и R1 не перегревались, так как без нагрузки через них течёт сумма токов Iнагр, Iстаб, Iдел.
8. При сборке схемы R3.1 и R3.2 можно заменить постоянными.

Как и раньше, делитель на двух резисторах можно рассчитать, указав значения R2 и R4 при R3max и R3.1 = 0.

Расчет стабилизатора

Расчет стабилизатора

  Для получения более постоянного напряжения на
нагрузке при изменении потребляемого тока к выходу выпрямителя подключают
стабилизатор, который может быть выполнен по схеме, приведенной на рис. 1. В
таком устройстве работают стабилитрон V5 и регулирующий транзистор
V6. Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из
заданного выходного напряжения Uн и максимального тока
нагрузки Iн. 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.

1. Определяют необходимое для работы стабилизатора входное напряжение
(Uвып) при заданном выходном (Uн):

Uвып = Uн + 3,

Здесь цифра 3, характеризующая минимальное напряжение между
коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчете на использование как
кремниевых, так и германиевых транзисторов. Если стабилизатор будет подключаться
к готовому или уже рассчитанному выпрямителю, в дальнейших расчетах необходимо
использовать реальное значение выпрямленного напряжения
Uвып
.

2. Рассчитывают максимально рассеиваемую транзистором мощность:

Рmах = 1,3 (Uвып — Uн)
Iн
,

3. Выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая
мощность должна быть больше значения Рmax, предельно
допустимое напряжение между эмиттером и коллектором — больше
Uвып, а максимально допустимый ток коллектора — больше
Iн.

4. Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора:

Iб.макс = Iн / h21Э
min
,

где: h21Эmin — минимальный коэффициент передачи
тока выбранного (по справочнику) транзистора.
.

5. Подбирают подходящий стабилитрон. Его напряжение стабилизации должно быть
равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока
стабилизации превышать максимальный ток базы Iб max.

6. Подсчитывают сопротивление резистора R1:

R1 = (Uвып — Uст) / (Iб max + Iст
min
)
,

Здесь R1 — сопротивление резистора R1, Ом;

Uст — напряжение стабилизации стабилитрона, В;

Iб.max — вычисленное значение максимального тока базы
транзистора, мА;
Iст.min — минимальный ток стабилизации для
данного стабилитрона, указанный в справочнике (обычно 3…5 мА).
.

7. Определяют мощность рассеяния резистора R1:

PR1 = (Uвып — Uст)2 /
R1
,

  Может случиться, что маломощный стабилитрон не
подойдет по максимальному току стабилизации и придется выбирать стабилитрон
значительно большей мощности — такое случается при больших токах потребления и
использовании транзистора с малым коэффициентом h21Э. В таком
случае целесообразно ввести в стабилизатор дополнительный транзистор V7
малой мощности (рис. 2), который позволит снизить максимальный ток нагрузки для
стабилитрона (а значит, и ток стабилизации) примерно в h21Э
раз и применить, соответственно, маломощный стабилитрон.

  В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка
на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения,
усложняющие расчеты. Проще испытать собранный стабилизатор в действии, изменяя
его входное напряжение (или сетевое) на ± 10 % и точнее подобрать резистор R1 по
наибольшей стабильности выходного напряжения при максимальном токе нагрузки.



Источник: shems.h2.ru

Расчет резистора для светодиода ⋆ diodov.net

Расчет резистора для светодиода выполняется довольно просто, быстро и не содержит ничего «военного», только закон Ома. Хотя во всемирной сети существует множество онлайн-калькуляторов, помогающие определить различные параметры, но, по моему личному мнению, лучше один раз разобраться самому и понять физику процесса, чем слепо пользоваться подобными калькуляторами.

Самый частый пример – это подключение светодиода к источнику питания с напряжением 5 В, например к USB порту компьютера. Второй пример – подключение к аккумуляторной батарее автомобиля, номинальное значение напряжения которой 12 В. Если к такому источнику питания напрямую подсоединить полупроводниковый прибор, то последний попросту выйдет из строя под действием протекающего тока, превышающего допустимое значение, ‑ произойдет тепловой пробой полупроводникового кристалла. Поэтому нужно ограничивать величину тока.

С целью лучшей наглядности возьмем два типа светодиодов с наиболее распространенными характеристиками:

напряжение:

UVD1 = 2,2 В;

UVD2 = 3,5 В;

ток:

IVD1 = 0,01 А;

IVD2 = 0,02 А.

Расчет резистора для светодиода

Определим сопротивление R1,5 для VD1 при Uип = 5 В.

Для расчета величины сопротивления, согласно закону Ома нужно знать ток и напряжение:

R=U/I.

Величина тока, протекающего в цепи и в том числе через VD нам известна из заданного условия IVD1 = 0,01 А, поэтому следует определить падение напряжения на R1,5. Оно равно разности подведенного Uип = 5 В и падения напряжения на светодиоде UVD1 = 2,2 В:

Теперь находим R1,5

Из стандартного ряда сопротивлений выбираем ближайшее в сторону увеличения, поэтому принимаем R1,5 = 300 Ом.

Таким же образом выполним расчет R для VD2:

Произведем аналогичные вычисления при значении Uип = 12 В.

Принимаем R1,12 = 1000 Ом = 1 кОм.

Принимаем R2,12 = 430 Ом.

Для удобства выпишем полученные значения сопротивлений всех резисторов:

Следует заметить, что сопротивление, выбранное из стандартного ряда, превышает расчетное, поэтому ток в цепи будет насколько снижен. Однако этим снижением можно пренебречь в виде его малого значения.

Расчет мощности рассеивания

Определить сопротивление – это только полдела. Еще резистор характеризуется важным параметром, который называется мощность рассеивания P – это мощность, которую он способен выдержать длительное время, при этом, не перегреваясь выше определенной температуры. Она зависит ток в квадрате, так как последний протекая в цепи, вызывает нагрев ее элементов.

P = I2R.

Визуально резистор более высокой Р отличается большими размерами.

 

Выполним расчет P для всех 4-х резисторов:

Из стандартного ряда мощностей выбираем ближайшие номиналы в сторону увеличения: первые три сопротивления можно взять с мощностью рассеивания 0,125 Вт, а четвертый – с 0,250 Вт.

Запишем общий расчет резистора для светодиода. Следует определить всего три параметра:

1) падение напряжения

2) сопротивление

3) мощность рассеивания.

Как видно, понять и запомнить данный алгоритм достаточно просто. Теперь, в случае применения специальных калькулятор, вы будете понимать, что и как они считают. Кстати, алгоритмы многих подобных калькуляторов не учитывают стандартный ряд номинальных значений, поэтому будьте внимательны, а лучше считайте все сами – это очень полезно делать для приобретения ценного опыта.

Еще статьи по данной теме

Расчет параметрического стабилизатора напряжений на стабилитроне

Любой электронной схеме требуется стабилизированное напряжение, необходимое для питания входящих в её состав активных элементов (транзисторов, микросхем и т. п.). Несмотря на большое разнообразие видов линейных источников в основе всех их лежит классический параметрический стабилизатор напряжения (смотрите рис. ниже).

Упрощённая схема

При построении большинства таких устройств используется нелинейный полупроводниковый элемент – диод, называемый в этом случае стабилитроном.

Порядок включения

Классический стабилизатор на стабилитроне относится к простейшему виду устройств данного класса и является самым дешёвым и лёгким в исполнении. Своеобразная «расплата» за эту простоту – невысокий стабилизирующий эффект, сильно зависящий от величины нагрузки и наблюдаемый в очень узком диапазоне.

Входящий в состав стабилизатора напряжения полупроводниковый элемент (стабилитрон) представляет собой выпрямительный диод, включенный в обратном направлении. Благодаря этому, рабочая точка элемента может быть установлена на нелинейном участке вольтамперной характеристики (ВАХ) с резко уходящей вниз ветвью.

Дополнительная информация. Её точное положение задаётся величиной балластного резистора Rо (смотрите схему выше).

С примером типовой вольтамперной характеристики стабилитрона можно ознакомиться на приводимом ниже рисунке.

ВАХ стабилитрона

Принцип работы параметрического стабилизатора на стабилитроне (ПСН) неразрывно связан с видом обратной ветви характеристики стабилитрона, имеющей следующие особенности:

  • При значительных изменениях тока через прибор напряжение на этом участке колеблется совсем в небольших пределах;
  • Путём выставления величины токовой составляющей можно установить рабочую точку по центру обратной ветви;
  • За счёт выбора напряжения стабилизации в фиксированной зоне ВАХ удаётся расширить динамический диапазон изменения тока стабилитрона (или его дифференциального сопротивления).

Обратите внимание! Именно из-за возможности выставления фиксированных параметров в этой схеме она получила своё название – параметрическая.

Принцип работы

Суть работы стабилизатора напряжения удобнее всего пояснить на примере диода, включённого в цепь постоянного тока. Когда напряжение на нём имеет прямую полярность (плюс подключён к аноду, а минус – к катоду), полупроводниковый переход смещён в проводящем направлении и пропускает ток.

При обратном порядке подачи полярности n-p переход закрыт и поэтому тока практически не проводит. Но если продолжать увеличивать обратное напряжение между электродами, то в соответствии с его ВАХ можно достичь точки, в которой диод вновь начинает пропускать поток электронов (но уже в другую сторону за счёт пробоя перехода).

Важно! Полупроводниковый элемент в этом случае работает в режиме обратных напряжений, значительно превышающих по величине прямое падение на нём (0,5-0,7 Вольта).

Обратный ток в данной ситуации может считаться рабочим параметром, изменяющимся в пределах регулировки напряжения, а сам диод, работающий в режиме обратного включения, носит название стабилитрона.

Основные параметры

При изучении функционирования параметрического стабилизатора напряжения особое значение придаётся техническим характеристикам самого регулирующего прибора. К ним следует отнести:

  • Напряжение стабилизации, определяемое как падение потенциала на нём при протекании тока средней величины;
  • Максимальное и минимальное значения тока, пропускаемого через обратно смещенный переход;
  • Допустимая рассеиваемая мощность на приборе Pmax.;
  • Проводимость перехода в динамическом режиме (или дифференциальное сопротивление стабилитрона).

Последний параметр определяется как отношение приращения напряжения ΔUCT к вызвавшему его изменению стабилизирующего тока ΔICT.

Относительно первых двух параметров следует заметить, что для разных образцов полупроводниковых диодов они могут сильно различаться по своей величине (в зависимости от мощности прибора). Напряжение стабилизации для большинства современных стабилитронов варьируется в диапазоне от 0,7 до 200 Вольт.

Допустимая мощность рассеяния определяется уже перечисленными ранее параметрами и также сильно зависит от типа элемента. Это же можно сказать и о дифференциальном сопротивлении, в определённой мере влияющем на эффективность процесса стабилизации.

Схема параметрического стабилизатора

Особенности схемы

Полное схемное представление стабилизатора параметрического типа, в котором стабилитрон выполняет функцию опорного элемента, приводится на размещённом ниже рисунке.

Рабочая схема стабилизатора

Эту схему можно рассматривать как делитель напряжения, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD с подключённой в параллель нагрузкой RН.

При изменениях входного потенциала соответственно будет меняться и ток через стабилитрон; при этом величина напряжения на нём (а значит и на нагрузке) останется практически неизменной. Её значение будет соответствовать напряжению стабилизации при колебаниях входного тока в некоторых пределах, определяемых характеристиками диода и величиной нагрузки.

Расчёт рабочих параметров

Исходными данными, согласно которым осуществляется расчет стабилизатора параметрического типа, являются:

  • Подаваемое на вход питание Uп;
  • Напряжение на выходе Uн;
  • Выходной номинальный ток IH=Iст.

С учётом этой информации рассчитаем искомую величину, воспользовавшись функцией онлайн-калькулятора, например.

В качестве примера положим:

Uп=12 Вольт, Uн=5 Вольт, IH=10 мА.

Исходя из этих данных, вводимых предварительно в онлайн-калькулятор или вручную, выбираем стабилитрон типа BZX85C5V1RL с напряжением стабилизации 5,1 Вольт и дифференциальным сопротивлением порядка 10 Ом. С учётом этого вычисляем величину балластного сопротивления R1, определяемую следующим образом:

R1= Uо–Uн/Iн+Iст =12-5/0,01+0,01= 350 Ом.

Таким образом, весь расчет параметрического стабилизатора сводится к определению номинала балластного резистора R1 и выбору типа стабилитрона (исходя из того, на какое рабочее напряжение он рассчитан).

Возможности по увеличение мощности

Выходная мощность стабилизатора параметрического типа определяется максимальным током стабилитрона и его допустимой мощностью Pmax, которую при желании можно увеличить. Для этого следует дополнить схему транзисторным элементом, включаемым параллельно или последовательно с нагрузкой. Соответственно этому различают стабилизаторы параллельного и последовательного типа, в которых транзистор выполняет функцию усилителя постоянного тока.

Рассмотрим каждую их этих схем более подробно.

Параллельный стабилизатор

В схеме стабилизатора параллельного типа транзистор используется как эмиттерный повторитель, включённый параллельно нагрузке (смотрите рисунок ниже).

Схема стабилизатора параллельного типа

Дополнительная информация. В этой схеме резистор R1 может располагаться как со стороны коллектора, так и в эмиттере транзистора.

Напряжение на нагрузочном резисторе Rн составляет:

Uн=Uст+Uбэ (транзистора).

Схема работает по принципу отвода излишков тока через открытый переход К-Э транзистора, на базе которого постоянно присутствует напряжение (Uст). В этой схеме IСТ является одновременно базовым током транзистора, вследствие чего его величина в нагрузке может в h31e раз превышать исходное значение, то есть транзистор в данном случае работает как усилитель по току.

Последовательный стабилизатор

ПСН, собранный по последовательной схеме, представляет собой тот же эмиттерный повторитель на транзисторе VT, но с сопротивлением нагрузки Rн, включённым последовательно с переходом К-Э (смотрите рисунок).

Схема последовательного ПСН

Выходное напряжение устройства в данной ситуации равно:

Uн=Uст-Uбэ.

В этой схеме любые колебания тока в нагрузке приводят к противоположным по знаку изменениям напряжения на базе транзистора. Подобная зависимость вызывает открывание или закрывание перехода Э-К, что означает автоматическую стабилизацию выходного напряжения.

В заключение описания отметим, что как в последовательной, так и в параллельной схеме ПСН стабилитрон используется в качестве источника опорного напряжения, а транзистор – как усилитель тока.

Видео

Оцените статью:

Калькулятор стабилитрона Теория

Этот калькулятор стабилитронов рассчитает номинал необходимого последовательного резистора и рассеиваемую мощность диода в ваттах. В этой статье рассматривается
теория алгоритмов, которые могут оказаться полезными для студентов GCSE
пересмотр экзаменов. Стабилитрон подключается через точки XY в
обратное смещение режим, как показано на принципиальной схеме. Небольшой ток (I Z ), известный как ток Зенера, все еще течет через диод.Напряжение на диоде — это напряжение стабилитрона (V Z ), которое диод поддерживает.

  • Ток стабилитрона (I Z ) — это минимум, необходимый диоду для регулирования напряжения на нем.
  • V S — входное напряжение цепи.
  • Ток (I S ), протекающий через резистор R, — это полный ток, который требуется цепи. Это сумма тока, протекающего через нагрузку (I L ), и тока, протекающего через стабилитрон (I Z ).
  • Текущее требование к нагрузке I L :

Полный ток (I S ) через резистор R определяется по следующей формуле.

I S = I L + I Z

Следующая формула вычисляет падение напряжения (VR) на резисторе.

V R = V S — V L

По следующей формуле рассчитывается номинал резистора R.

R = V / I

R = (V S — V L ) / I S

Чтобы рассчитать рассеиваемой мощности , представьте, что переключатель разомкнут.Даже без нагрузки напряжение на стабилитроне остается прежним, и, следовательно, падение напряжения на резисторе остается прежним. Поскольку R не изменился и напряжение на нем не изменилось, ток (I S ), протекающий через него, также остается прежним. Однако без нагрузки все это проходит и через диод.

Следующая формула вычисляет рассеиваемую мощность диода.

Мощность = ток × напряжение

P = I S × V Z

Следующая формула вычисляет рассеиваемую мощность резистора.

P = I S × V R

Статьи по теме

Калькулятор резисторов серии стабилитронов
Расчет стабилитронов Теория
Стандартные значения стабилитронов

Калькулятор стабилитронов

Калькулятор стабилитрона

Введите значение и нажмите «Рассчитать».Результат будет отображен.

Введите свои значения:
Максимальное входное напряжение: Вольт
Минимальное входное напряжение: Вольт
Выходное напряжение: Вольт
Ток нагрузки: мАмперы
Результатов:
Сопротивление: Ом
Вт

Стабилитрон: Вольт
Вт

Введите условия поиска

Отправить форму поиска

Веб

www.Calculatoredge.com

ССЫЛКИ

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ

Калькулятор стабилитрона и стабилитрона

Калькулятор стабилитрона и стабилизатора напряжения

Формулы и уравнения для стабилитрона и стабилизатора напряжения серии

I S = V IN — V Z / R S ….. (Снова закон Ома)

Напряжение нагрузки

В L = В Z

Изменение напряжения нагрузки

∆V L R = I Z Z

Выходное (регулируемое) напряжение

В ВЫХ = В IN — IR = В IN — (I Z + I R ) / S = (V IN — I S ) / R S

Ток нагрузки

I L = V L / R L 1 1 Ток

I Z = I S — I L

Пульсация на выходе

V R (OUT) V х ( р р Z /900 р 07 S )

Максимальное последовательное сопротивление

R S (MAX) = R L (MIN) x [(V IN (MIN) / V Z ) -1 ]

Максимальное последовательное сопротивление

R S (MAX) = R L (MIN) x [(V IN (MIN) — V Z ) / I L ( MAX) ]

Или последовательное сопротивление

R S = (V L — V из ) / (I Z + I L ) = (V L — V out ) / (I S )

Значение резистора

R = [(V IN (MIN) — V OUT ) / (I L + 10)]

Мощность резистора

R P = (V IN (Max) — V out ) 2 9 0623 / R

Мощность стабилитрона

Z P = (V IN (MIN) — V OUT ) / R) x V OUT

Введите значение и нажмите рассчитать.Результат будет отображен.

Связанные электрические калькуляторы:

Стабилитрон

Стабилитрон | REUK.co.uk

Стабилитрон — это электронный компонент, который можно использовать для создания очень простой схемы регулятора напряжения . Эта схема позволяет получать фиксированное стабильное напряжение от источника нестабильного напряжения, такого как аккумуляторная батарея системы возобновляемых источников энергии, которая будет колебаться в зависимости от уровня заряда батареи.

Цепь стабилизатора напряжения на стабилитроне

На рисунке выше показана очень простая схема регулятора напряжения , для которой требуется всего один стабилитрон (можно приобрести в магазине REUK) и один резистор . Пока входное напряжение на несколько вольт превышает желаемое выходное напряжение, напряжение на стабилитроне будет стабильным.

По мере увеличения входного напряжения ток через стабилитрон увеличивается, но падение напряжения остается постоянным — особенность стабилитронов.Следовательно, поскольку ток в цепи увеличился, падение напряжения на резисторе увеличивается на величину, равную разнице между входным напряжением и напряжением стабилитрона диода.

* Обратите внимание, что стабилитроны обычно доступны со следующими напряжениями: 2,4, 2,7, 3, 3,3, 3,6, 3,9, 4,3, 4,7, 5,1, 5,6, 6,2, 6,8, 7,5, 8,2, 9,1, 10, 11, 12, 13, 15, 18, 20, 22… и в корпусах мощностью 300, 500, 1,3, 2, 3,25 и 5 Вт.

Согласование стабилитрона и резистора с ситуацией

Вот пример ручной работы, который показывает, как выбрать правильный стабилитрон и резистор для известной нагрузки: у нас нестабильное напряжение питания 12 В и требуется стабильный выходной сигнал 8 В для питания устройства 100 мА.12 вольт достаточно выше 8 вольт, чтобы гарантировать, что любые колебания в питании не опустят нас ниже нашего целевого напряжения.

1. Выберите стабилитрон
Поскольку нам нужно 8 Вольт, мы можем выбрать между 7,5 В или 8,2 В стабилитрон . 8,2 В достаточно близко к нашему целевому напряжению, поэтому мы выбираем стабилитрон с напряжением 8,2 В стабилитрон .

2. Рассчитайте максимальный ток в цепи
Нашему нагрузочному устройству требуется ток 100 мА, плюс нам также потребуется не менее 5 мА для стабилитрона, поэтому для безопасности можно установить I max как 110 мА.Если вы добавите 10-20% к току нагрузки, это даст вам безопасное значение для максимального тока в цепи, если входное напряжение вряд ли подскочит намного выше.

3. Выберите номинальную мощность стабилитрона
Стабилитроны доступны с различными номинальными мощностями. Если через малый стабилитрон протекает большой ток, он выйдет из строя, поэтому мы рассчитываем мощность, которая должна быть потеряна в диоде, и выбираем диод с номиналом выше этого значения. Здесь номинальная мощность стабилитрона равна напряжению стабилитрона, умноженному на максимальный ток (I max ), вычисленный выше, который равен 8.2 * 0,110 = 0,9 Вт. Поэтому стабилитрон с номинальной мощностью 1,3 Вт должен быть идеальным.
Мы умножаем полный максимальный ток на напряжение стабилитрона, так как, когда ток не течет через нагрузку — например, при выключенном устройстве — весь ток будет проходить через стабилитрон.

4. Выберите резистор
Падение напряжения на резисторе равно разнице между напряжением источника и напряжением стабилитрона = 12-8 = 4 В, и, следовательно, сопротивление согласно закону Ома является падением напряжения. делится на I max = 4/0.110 = 36 Ом, поэтому выберите резистор на 39 Ом.
Если напряжение источника, вероятно, будет намного выше заявленных 12 вольт, то падение напряжения на резисторе будет больше, и поэтому может потребоваться резистор с большим сопротивлением.

5. Выберите номинальную мощность резистора
Мощность, рассеиваемая на резисторе, равна падению напряжения на резисторе, умноженному на I max . Следовательно, в этом примере мощность = 4 * 0,110 = 0,440 Вт. Используя 0.Резистор мощностью 5 Вт будет немного лучше, особенно если напряжение источника будет регулярно повышаться, поэтому здесь следует использовать резистор мощностью 1 или 2 Вт, несмотря на то, что он стоит несколько дополнительных пенни.

Ситуация с банком батарей системы возобновляемой энергии

Если вышеупомянутая ситуация относится к аккумуляторной батарее системы возобновляемой энергии, напряжение источника 12 В может варьироваться от всего лишь 10,6 В до 15,5 Вольт. Поэтому нам нужно проверить, что все по-прежнему работает правильно при более высоком и низком напряжении.

Если бы напряжение источника поднялось до 15,5 В, то на резисторе 39 Ом было бы 15,5–8,2 = 7,3 Вольт: ток 187 мА. Если бы напряжение источника упало до 10,6 В, то на резисторе 39 Ом было бы всего 10,6-8,2 = 2,4 В: ток 61 мА. Таким образом, в обоих случаях через стабилитрон проходит достаточно тока, чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение.

При максимальном напряжении у нас будет 1,37 Вт мощности, рассеиваемой резистором, поэтому хорошо, что мы выбрали модель с номиналом 2 Вт.У нас также будет максимальный потенциал 1,5 Вт, рассеиваемый стабилитроном, поэтому мы также должны изменить его на модель с номиналом 2 Вт, чтобы быть в безопасности.

Альтернативы стабилизаторам напряжения на стабилитронах

Если вам требуется определенное фиксированное выходное напряжение — например, 5 В, 12 В, 15 В от заданного входного напряжения, существует широкий выбор микросхем линейных регуляторов. Например, L7805 для + 5V (на фото выше) и L7812 для + 12V являются самыми популярными.Им просто нужны конденсаторы на входе и выходе для сглаживания напряжений, и они очень надежны.

Если требуется регулируемое выходное напряжение, обычно выбирают LM317 — см. Нашу статью Регулируемый источник питания LM317 для получения подробной информации о конструкциях как слаботочных, так и сильноточных источников питания с LM317.

Если входное напряжение очень близко к выходному напряжению, L7812 или LM317, например, не могут быть использованы, так как выход этих микросхем всегда, по крайней мере, на пару вольт меньше входного напряжения.В таких ситуациях регулятор с малым падением напряжения LM2940 или регулируемый LM2941 является лучшим вариантом, поскольку выходное напряжение может быть менее чем на 0,5 В ниже входного напряжения. Они особенно полезны в тех случаях, когда освещение и устройства, чувствительные к напряжению 12 В, должны питаться от батареи «12 В», особенно если эта батарея должна заряжаться от солнечной панели или генератора переменного тока и т. Д.

Расчет потерь мощности диода

— Силовая электроника от A до Z

Как рассчитать рассеиваемую мощность диода?

Введение:

Прежде чем продолжить, просто запомните следующие моменты о диоде:

  1. Когда диод смещен в прямом направлении (анод положительный относительно катода), он пропускает ток через него.
  2. Когда диод смещен в обратном направлении (вывод катода положительный относительно вывода анода), он блокирует прохождение тока.

Когда ток течет через диод, некоторая часть тока уходит в виде тепловой энергии. Это известно как потеря мощности.
В этом коротком посте давайте посмотрим, как рассчитать потерю мощности диода…

Мощность — Определение:
Скорость, с которой выполняется работа в электрической цепи, называется электрической мощностью.
P = VI ватт

Из приведенного выше определения
Скорость, с которой выполняется работа по перемещению электронов в диоде, зависит от,

  1. Сколько электронов необходимо переместить (что определяется приложенным прямым напряжением )
  2. Скорость, с которой должны перемещаться электроны (которая определяется прямым током, протекающим по цепи)
Формула для расчета рассеиваемой мощности на диодах:

Рассеиваемая мощность = V f x I f Вт

Где,
В f = Прямое падение напряжения на диоде
I f = Прямой ток течет через диод

Пример расчета потерь диода:

Для правильного понимания рассмотрим приведенную выше простую схему.
Прямой ток (I f ) должен быть рассчитан по формуле I = V / R. [Помните, что закон Ома V = IR]

Падение прямого напряжения, соответствующее прямому току, будет доступно в спецификации диодов. Эта информация доступна на графике V f vs I f .

Расчет рассеиваемой мощности стабилитрона:

Мы знаем, что стабилитрон будет подключен с обратным смещением, как показано на следующей схеме.
Рассмотрим схему, приведенную выше. Для расчета потерь мощности, возникших в стабилитроне, мы не можем использовать ранее упомянутую формулу.

Для этого потеря мощности составляет

P = V Z x I R

Где
Vz = напряжение стабилитрона
I R = обратный ток утечки

Помните:
Для того же прямого тока (I f ) прямое падение напряжения ( В, f) будет меньше в диоде Шоттки, чем в обычном диоде с PN переходом.Следовательно, потери мощности в диоде Шоттки будут меньше.

Подробнее:

Учебное пособие по схеме диодного моста выпрямителя
Основы силового диода
Как стабилитрон работает как регулятор напряжения?

Спасибо, что прочитали о расчете потерь мощности диодов… Пожалуйста, поставьте нам лайк в Facebook…
Мы пропустили какие-то моменты ??? Пожалуйста, поделитесь в разделе комментариев…

Стабилитроны напряжения — Инструменты

Стабилитроны могут использоваться для получения стабилизированного выходного напряжения с низкой пульсацией в условиях переменного тока нагрузки.Пропуская небольшой ток через диод от источника напряжения через подходящий токоограничивающий резистор (R S ), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения на уровне Vout.

Стабилитроны

широко используются в качестве шунтирующих регуляторов напряжения для регулирования напряжения на небольших нагрузках. Стабилитроны имеют резкое обратное напряжение пробоя, и напряжение пробоя будет постоянным для широкого диапазона токов. Таким образом, мы подключим стабилитрон параллельно нагрузке, чтобы приложенное напряжение сместило его в обратном направлении.Таким образом, если напряжение обратного смещения на стабилитроне превышает напряжение перегиба, напряжение на нагрузке будет постоянным.

Здесь мы обсуждаем устранение неисправностей стабилизаторов напряжения на основе стабилитронов.

Источник питания постоянного тока с стабилитроном

На рисунке ниже показан источник питания постоянного тока с фильтром, который выдает постоянное напряжение 24 В перед тем, как стабилизатор стабилизирует его до 15 В. Используется стабилитрон 1N4744A. Проверка регулируемого выходного напряжения без нагрузки показывает 15.5 В, как указано в части (а). Типичное напряжение, ожидаемое при испытательном токе стабилитрона для этого конкретного диода, составляет 15 В.

Рис: Испытание источника питания с стабилитроном

В части (b) подключен потенциометр для обеспечения переменного сопротивления нагрузки. Оно устанавливается на минимальное значение для испытания при полной нагрузке, как определено следующими расчетами. Испытание при полной нагрузке проводится при минимальном токе стабилитрона (IZK). Показание счетчика 14,8 В указывает приблизительно на ожидаемое выходное напряжение 15.0 В.

Корпус 1:

Открытие стабилитрона Если стабилитрон выходит из строя, проверка источника питания дает приблизительные результаты, указанные на рисунке. При проверке холостого хода, показанной в части (а), выходное напряжение составляет 24 В, потому что нет падения напряжения между фильтрованным выходом источника питания и выходной клеммой. Это определенно указывает на разрыв между выходной клеммой и землей. При проверке полной нагрузки напряжение 14,8 В является результатом действия делителя напряжения последовательного резистора на 180 Ом и нагрузки 291 Ом.В этом случае результат слишком близок к нормальному показанию, чтобы быть надежным индикатором неисправности, но проверка холостого хода позволит выявить проблему. Кроме того, если RL изменяется, VOUT будет изменяться, если стабилитрон открыт.

Рис: Показания открытого стабилитрона

Корпус 2:

Неправильное напряжение стабилитрона Как показано на рисунке ниже, проверка холостого хода, результатом которой является выходное напряжение, превышающее максимальное напряжение стабилитрона, но меньшее, чем выходное напряжение источника питания, указывает на то, что стабилитрон вышел из строя, так что его внутреннее сопротивление больше, чем оно. должно быть.Выходное напряжение 20 В в этом случае на 4,5 В выше ожидаемого значения 15,5 В. Это дополнительное напряжение указывает на неисправность стабилитрона или установку неправильного типа. Выход 0 В, конечно, указывает на короткое замыкание.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *