В быту и в профессиональной деятельности во всех областях широко используются различные электронные устройства. Их работоспособность обеспечивается источником постоянного напряжения, который получает питание от сети переменного тока. Напряжение сети часто «гуляет» в широких пределах, а без специальных мер все эти изменения прямо отражаются на выходном напряжении. Это не лучшим образом сказывается на функционировании электронного устройства. Для преодоления этого недостатка используется ряд схемных решений по стабилизации выходного напряжения источника. Функции ключевого компонента подавляющего большинства цепей стабилизации выполняет стабилитрон.
Особенности стабилитрона
Стабилитрон (в зарубежной литературе часто называемый по имени изобретателя диодом Зенера) - полупроводниковый диод, который эксплуатируется в режиме обратного смещения. За счет соответствующей структуры pn-перехода при величине напряжения, которая достигает некого порогового напряжения, в ней начинается электрический пробой, в результате которого ток резко растет при очень малом изменении падения напряжения на переходе, что показано на рисунке 1. Эта область является для стабилитрона рабочей.
Нормируемые параметры
Производитель указывает в технических данных ряд параметров, которые необходимы при конструировании цепей стабилизации.
Обязательно задается:
- напряжение стабилизации;
- максимальный ток.
Удобство использования советских стабилитронов заметно облегчается тем, что напряжение стабилизации в явном виде введено в их индекс. Например, обозначение КС147 обозначает кремниевый стабилитрон с напряжением стабилизации 4,7 В.
Простейшая схема стабилизации
Простейшая т.н. параметрическая схема стабилизации представлена на рисунке 2 и собирается из стабилитрона и резистора-ограничителя R. Она работает следующим образом. При, например, увеличении входного напряжения на ΔU сразу увеличивается ток через стабилитрон, в результате чего ΔU падает на R и входное напряжение цепочки остается неизменным.
Сильная сторона схемы рисунок 2 –нормальная работоспособность как при плавном, так и при скачкообразном изменении входного напряжения. Для дополнительного наращивания качества стабилизации при импульсных входных воздействиях параллельно стабилитрону часто включают конденсатор большой емкости.
Проверка исправности
Проверка исправности стабилитрона аналогична проверке обычного диода и выполняется мультиметром: элемент должен демонстрировать большое сопротивление в одном направлении и малое – в другом, рисунок 3. Связано это с тем, что напряжение пробоя заметно выше выходного напряжения тестера в режиме измерения сопротивления.