Podstawą niezawodnej i długotrwałej pracy sprzętu elektronicznego jest stabilne napięcie zasilania. W tym celu stosuje się zasilacze stabilizowane. Można powiedzieć, że głównym elementem, który określa poziom napięcia wyjściowego zasilacza, jest urządzenie półprzewodnikowe - dioda Zenera. Może być zarówno podstawą stabilizatora liniowego, jak i elementem progowym w obwodzie sprzężenia zwrotnego zasilacza impulsowego. W tym artykule powiemy czytelnikom strony Sam elektryk o urządzeniu i zasadzie działania diody Zenera.
Zadowolony:
- Co to jest
- Główna charakterystyka
- Konwencjonalne oznaczenie graficzne na schematach
- Diagram połączeń
- Cechowanie
Co to jest
W literaturze można znaleźć następującą definicję:
Dioda Zenera lub dioda Zenera to urządzenie przeznaczone do stabilizacji napięcia w obwodach elektrycznych. Działa z odwrotną polaryzacją w trybie awarii. Przed nadejściem awarii ma wysoką odporność na przejście. Prądy płynące w tym przypadku są nieznaczne. Są szeroko stosowane w elektronice i elektrotechnice.
Mówiąc prościej, dioda Zenera służy do stabilizacji napięcia w obwodach elektronicznych. Jest włączony do obwodu w przeciwnym kierunku. Gdy napięcie przekracza napięcie stabilizujące, następuje odwracalne przebicie elektryczne złącza pn. Gdy tylko spadnie do wartości nominalnej, awaria ustaje, a dioda Zenera zamyka się.
Poniższy rysunek to schemat graficzny dla manekinów, aby zrozumieć, jak działa dioda Zenera.
Główne zalety to niski koszt i małe wymiary. Przemysł produkuje urządzenia o napięciu stabilizacji 1,8 - 400 V w obudowach metalowych, ceramicznych lub szklanych. Zależy to od mocy, dla której zaprojektowana jest dioda Zenera i innych cech.
Do stabilizacji napięcia wysokiego napięcia od 0,4 do kilkudziesięciu kV stosuje się diody Zenera z wyładowaniem jarzeniowym. Mają szklaną obudowę i były używane w stabilizatorach parametrycznych przed pojawieniem się urządzeń półprzewodnikowych.
Urządzenia zmieniające swoją rezystancję w zależności od przyłożonego napięcia mają podobne właściwości - są to warystory. Różnica między diodą Zenera a warystorem polega na tym, że ten ostatni ma dwukierunkową charakterystykę symetryczną. Oznacza to, że w przeciwieństwie do diod nie ma polaryzacji. Krótko mówiąc, warystor ma na celu zapewnienie ochrona przed wysokim napięciem elektroniczne obwody.
Tłumiki służą do ochrony sprzętu przed przepięciami. Różnica między diodą Zenera a tłumikiem polega na tym, że ta pierwsza stopniowo zmienia swoją rezystancję wewnętrzną w zależności od przyłożonego napięcia. Drugi, po osiągnięciu pewnego progu napięcia, otwiera się natychmiast. Te. jego opór wewnętrzny dąży do zera. Głównym celem tłumików jest ochrona sprzętu przed przepięciami.
Poniższy rysunek pokazuje konwencjonalnie graficzne oznaczenie (UGO według GOST) półprzewodnika i jego charakterystykę prądowo-napięciową.
Na rysunku liczby wskazują sekcję 1-2. Działa i służy do stabilizacji napięcia w obwodach. Jeśli urządzenie zostanie włączone w kierunku do przodu, będzie działać jak zwykła dioda.
Zalecamy obejrzenie poniższego filmu, aby bardziej szczegółowo zapoznać się z zasadą działania diody Zenera, oznaczeniem elementów i obszarem ich zastosowania.
Główna charakterystyka
Projektując zasilacze, powinieneś umieć poprawnie obliczyć i dobrać potrzebny element zgodnie z wartościami. Nieprawidłowo dobrana dioda Zenera natychmiast ulegnie awarii lub nie utrzyma napięcia na wymaganym poziomie.
Główne cechy to:
- napięcie UCT. stabilizacja;
- znamionowy prąd stabilizacji ISztuka.przepływający przez diodę Zenera;
- dopuszczalne rozpraszanie mocy;
- współczynnik temperaturowy stabilizacji;
- opór dynamiczny.
Te cechy są określone przez producenta i wskazane w literaturze referencyjnej.
Konwencjonalne oznaczenie graficzne na schematach
Wszystkie urządzenia posiadają oznaczenie graficzne. Jest to konieczne, aby nie zaśmiecać obwodu elektrycznego. Dioda Zenera ma własne oznaczenie graficzne, które jest zatwierdzone przez standard międzystanowy dla jednego standardu dokumentacji projektowej (ESKD).
Poniższy rysunek pokazuje, jak pokazano na schemacie zgodnie z GOST 2.730-73, dioda Zenera jest praktycznie oznaczona jako dioda, ponieważ w rzeczywistości jest to jedna z jej odmian.
Aby poprawnie włączyć, powinieneś rozróżnić, gdzie plus, gdzie minus. Patrząc na powyższy rysunek, plus (anoda) znajduje się po lewej stronie, a minus (katoda) po prawej. Według ESKD wymiary diod UGO powinny wynosić 5/5 mm. Ilustruje to poniższy rysunek.
Diagram połączeń
Rozważ działanie diody Zenera na przykładzie parametrycznego obwodu stabilizatora. To jest typowy układ. Oto wzory do obliczania stabilizatora.
Powiedzmy, że jest 15 V, a wyjście musi wynosić 9 V. Zgodnie z tabelą napięć w książce referencyjnej, wybieramy diodę Zenera D810. Obliczmy rezystor ograniczający prąd R1, zgodnie z poniższym rysunkiem. Pokazuje rezystor ograniczający prąd i schemat połączeń. Tryb regulacji napięcia zaznaczony jest na charakterystyce prądowo-napięciowej 1.2.
Aby półprzewodnik nie uległ awarii, należy wziąć pod uwagę prąd stabilizacji i prąd obciążenia. Określ prąd stabilizacji z książki referencyjnej.
Jest równy 5 mA. Poniższy rysunek przedstawia część podręcznika.
Zakładamy, że prąd obciążenia wynosi 100 mA:
R1 = (Uw-UNS) / (In+ jaCT) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 omów.
Jeśli potrzebujesz mocnego stabilizatora, warto zmontować obwód z diody Zenera i tranzystora.
Jeśli konieczne jest wykonanie stabilizatora dla małego napięcia 0,2-1 V, stosuje się do tego stabilizator. Jest to rodzaj diody Zenera, ale pracuje w gałęzi do przodu charakterystyki I – V i włącza się w kierunku do przodu, co jest jej unikalną cechą.
Podobnie możesz zrobić zasilacz, w którym stabilizator jest wykonany z diod. Podobnie jak stabilizator, są one włączone w kierunku do przodu. Wymagane napięcie uzyskiwane jest poprzez bezpośrednie spadki napięcia na diodzie, dla diod krzemowych mieści się ono w zakresie 0,5-0,7V. W przypadku braku diod można zmontować diodę Zenera z tranzystora.
Poniższy rysunek przedstawia obwód tranzystora.
Przemysł produkuje również kontrolowane diody Zenera. A dokładniej, jest to mikroukład - TL431. Jest to uniwersalny mikroukład, który pozwala regulować napięcie w zakresie od 2,5 do 36 woltów.
Regulacja odbywa się poprzez wybór dzielnika oporowego. Poniższy schemat przedstawia regulator 5 woltów. Dzielnik montowany jest na rezystorach o wartości nominalnej 2,2 K.
Specjalista powinien wiedzieć, jak sprawdzić działanie diody Zenera za pomocą multimetru. Od razu zauważamy, że sprawdzany może być tylko element jednokierunkowy, elementy zdublowane (dwukierunkowe) nie podlegają takiej kontroli. Jeśli dioda Zenera działa prawidłowo, to gdy tester „wykręci” w jednym kierunku, pokaże obwód otwarty, a w drugim minimalną rezystancję. Wadliwy dzwoni w obie strony.
Cechowanie
W zależności od mocy diody dostępne są w różnych pakietach. Na metalowych obudowach o dużej mocy wskazane jest oznaczenie literowe typu urządzenia.
Poniższe zdjęcia pokazują urządzenia produkcji radzieckiej i ich wygląd.
Obecnie diody małej mocy produkowane są w szklanych obudowach. Oznakowanie importowanych urządzeń jest kodowane kolorami. Ciało jest oznaczone paskami lub kolorowymi pierścieniami.
Poniższy rysunek przedstawia oznaczenie diod SMD.
Diody domowe w szklanych gablotach są oznaczone paskami lub pierścieniami. Możesz określić rodzaj i parametry, korzystając z dowolnej książki referencyjnej komponentów elektronicznych. Na przykład zielony pasek oznacza diodę Zenera KS139A, a niebieski pasek (lub pierścień) oznacza KS133A.
Na potężnych urządzeniach w metalowych obudowach wskazane jest oznaczenie literowe, na przykład D816, jak pokazano na powyższym zdjęciu. Jest to konieczne, aby wiedzieć, jak wybrać analog.
Zbadaliśmy więc, czym są diody Zenera, jak działają i do czego służą. Jeśli masz jakieś pytania, zadaj je w komentarzach pod artykułem!
Powiązane materiały:
- Co to jest tester tranzystorów
- Jak działa rezystor
- Jak lutować elementy radiowe z płyt?
