чем заменить мощный стабилитрон
Полупроводниковые аналоги стабилитронов
Стабилитроны (диоды Зенера, Z-диоды) предназначены для стабилизации напряжения, режимов работы различных узлов радиоэлектронной аппаратуры. Принцип работы стабилитрона основан на явлении зенеровского пробоя п-р перехода. Этот вид электрического пробоя происходит в обратносмещенных полупроводниковых переходах при увеличении напряжения выше некоторой критической отметки. Помимо зенеровского пробоя известен и используется для стабилизации напряжения лавинный пробой. Типовые зависимости тока через полупроводниковый прибор (стабилитрон) от величины приложенного прямого или обратного напряжений (вольт-амперные характеристики, ВАХ) приведены на рис. 1.1.
Прямые ветви ВАХ различных стабилитронов практически совпадают (рис. 1.1), а обратная ветвь имеет индивидуальные особенности для каждого типа стабилитронов. Эти параметры: напряжение стабилизации; минимальный и максимальный ток стабилизации; угол наклона ВАХ, характеризующий величину динамического сопротивления стабилитрона (его «качество»);
максимальная мощность рассеяния; температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) — используют для расчетов схем.
Типовая схема включения стабилитрона показана на рис. 1.2. Значение гасящего сопротивления R1 (в кОм) вычисляют по формуле:
Для стабилизации напряжения переменного тока либо симметричного ограничения его амплитуды на уровне UCT используют симметричные стабилитроны (рис. 1.3), например типа КС 175. Такие стабилитроны можно использовать для стабилизации напряжения постоянного тока, включая их без соблюдения полярности. Получить «симметричный» стабилитрон можно из двух «несимметричных», включив их встречно по схеме, приведенной на рис. 1.4.
Выпускаемые промышленно полупроводниковые стабилитроны позволяют стабилизировать напряжение в широких пределах: от 3,3 до 180 В. Так, существуют стабилитроны, позволяющие стабилизировать низкие напряжения: 3,3; 3,9; 4,7; 5,6 В — это КС133, КС139, КС147, и т.д. При необходимости получить нестандартное напряжение стабилизации, например, 6,6 В, можно включить последовательно два стабилитрона КС133. Для трех таких стабилитронов напряжение стабилизации составит 9,9 В. Для напряжения стабилизации 8,0 В можно использовать сочетание стабилитронов КС133 и КС147 (т.е. 3,3+4,7 В) либо стабилитрон КС175 и кремниевый диод (КД503) — в прямом направлении (т.е. 7,5+0,5 В).
В ситуациях, когда требуется получить стабильное напряжение величиной менее 2. 3 В, используют стабисторы — полупроводниковые диоды, работающие на прямой ветви ВАХ (рис. 1.1).
Отметим, что вместо стабисторов можно с успехом использовать обычные германиевые (Ge), кремниевые (Si), селеновые (Se), арсенид-галлиевые (GaAs) и иные полупроводниковые диоды (рис. 1.5). Напряжение стабилизации в зависимости от величины тока, протекающего через диод, составит: для германиевых диодов — 0,15. 0,3 б; для кремниевых — 0,5. 0,7 В.
Особенно интересно применение в целях стабилизации напряжения светоизлучающих диодов (рис. 1.6) [Р 11/83-40].
Светодиоды могут выполнять одновременно две функции: своим свечением индицировать наличие напряжения и стабилизировать его величину на уровне 1,5. 2,2 В. Напряжение стабилизации светодиодов UCT можно определить по приближенной формуле: L/Cr=1236/Л. (В), где X — длина волны излучения светодиода в нм [Рл 4/98-32].
Для стабилизации напряжения может быть использована обратная ветвь ВАХ полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов), специально для этих целей не предназначенных (рис. 1.7, 1.8, а также рис. 20.7). Это напряжение (напряжение лавинного пробоя) обычно превышает 7 б и не отличается высокой повторяемостью даже для полупроводниковых приборов одного типа. Для избежания теплового повреждения полупроводниковых приборов при столь необычном режиме их эксплуатации ток через них не должен превышать долей миллиампера. Так, для диодов Д219, Д220 напряжение пробоя (напряжение стабилизации) может находиться в пределах от 120 до 180 В [Р 9/74-62; Р 10/76-46; Р 12/89-65].
Для стабилизации малых напряжений используют схемы, представленные на рис. 1.9 — 1.12. В схеме (рис. 1.9) [Горошков Б.И.] использовано «диодное» параллельное включение двух кремниевых транзисторов. Напряжение стабилизации этой схемы равно 0,65. 0,7 В для кремниевых транзисторов и около 0,3 В — для германиевых. Внутреннее сопротивление такого аналога стабистора не превышает 5. 10 Ом при коэффициенте стабилизации до 1000. 5000. Однако при изменении температуры окружающей среды нестабильность выходного напряжения схемы составляет около 2 мВ на каждый градус.
В схеме на рис. 1.10 [Р 6/69-60; ВРЯ 84-9] использовано последовательное включение германиевого и кремниевого транзисторов. Ток нагрузки этого аналога стабилитрона может составить 0,02. 10 мА. Устройства, показанные на рис. 1.11 и 1.12 [Рл 1/94-33], используют встречное включение транзисторов структуры р-п-р и п-р-п и различаются лишь тем, что для повышения выходного напряжения в одной из схем между базами транзисторов включен кремниевый диод (один или несколько). Ток стабилизации аналогов стабилитронов (рис. 1.11, 1.12) может быть в пределах 0,1. 100 мА, дифференциальное сопротивление на рабочем участке ВАХ не превышает 15 Ом.
Стабилизировать малые напряжения можно и с помощью полевых транзисторов (рис. 1.13, 1.14). Коэффициент стабилизации таких схем очень высок: для однотранзисторной схемы (рис. 1.13) достигает 300 при напряжении питания 5. 15 В, для двухтранзисторной (рис. 1.14) в тех же условиях превышает 1000 [Р 10/95-55]. Внутреннее сопротивление этих аналогов стабилитронов составляет, соответственно, 30 Ом и 5 Ом.
Стабилизатор напряжения можно получить с использовани ем в качестве стабилитрона аналога динистора (рис. 1.15, см также главу 2) [Горошков Б.И.].
Для стабилизации напряжений при больших токах в нагрузке используют более сложные схемы, представленные на рис. 1.16 — 1.18 [Р 9/89-88, Р 12/89-65]. Для увеличения тока нагрузки необходимо использовать мощные транзисторы, установленные на теплоотводах.
Стабилизатор напряжения, работающий в широком диапазоне изменения питающего напряжения (от 4,5 до 18 6), и имеющий значение выходного напряжения, немногим отличающееся от нижней границы напряжения питания, показан на рис. 1.19 [Горошков Б.И.].
Рассмотренные ранее виды стабилитронов и их аналогов не позволяют плавно регулировать напряжение стабилизации. Для решения этой задачи используются схемы регулируемых параллельных стабилизаторов, аналогичных стабилитронам (рис. 1.20, 1.21).
Аналог стабилитрона (рис. 1.20) позволяет плавно изменять выходное напряжение в пределах от 2,1 до 20 В [Р 9/86-32]. Динамическое сопротивление такого «стабилитрона» при токе нагрузки до 5 мА составляет 20. 50 Ом. Температурная стабильность низкая (-3×10″3 1/°С).
Низковольтный аналог стабилитрона (рис. 1.21) позволяет установить любое выходное напряжение в пределах от 1,3 до 5 В [F 3/73-122]. Напряжение стабилизации определяется соотношением резисторов R1 и R2. Выходное сопротивление такого параллельного стабилизатора при напряжении 3,8 В близко к 1 Ом. Выходной ток определяется параметрами выходного транзистора и для КТ315 может достигать 50. 100 мА.
Оригинальные схемы получения стабильного выходного напряжения приведены на рис. 1.22 и 1.23. Устройство (рис. 1.22) представляет собой аналог симметричного стабилитрона [Э 9/91]. Для низковольтного стабилизатора (рис. 1.23) коэффициент стабилизации напряжения равен 10, выходной ток не превышает 5 мА, а выходное сопротивление изменяется в пределах от 1 до 20 Ом [RFE 21/72].
Аналог низковольтного стабилитрона дифференциального типа на рис. 1.24 обладает повышенной стабильностью [Р 6/69-60]. Его выходное напряжение мало зависит от температуры и определяется разностью напряжений стабилизации двух стабилитронов. Повышенная температурная стабильность объясняется тем, что при изменении температуры напряжение на обоих стабилитронах изменяется одновременно и в близкой пропорции.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год
Аналоги электронных компонентов
Функциональный аналог NE566
Микросхема NE566 представляет собой генератор импульсов треугольной и прямоугольной формы.
При её отсутствии можно собрать функциональный аналог на ОУ, хотя и с несколько отличающимися параметрами (в скобках значения для прототипа):
В аналоге можно использовать практические любые ОУ, конденсатор С1 должен иметь низкий ТКЕ и малый ток утечки (например, слюдяной КСО, пленочные К73-17, К73-9), конденсаторы С2, С3 — керамические или слюдяные, резисторы R2-R9 — типа МЛТ, R1 — СП3-38а. Частоту на выходе можно плавно менять резистором R1 и грубо конденсатором С1. Если в диапазоне частот амплитуда на выходе будет меняться, то следует подобрать сопротивление R7.
Аналог переменного резистора с логарифмической и показательной зависимостью сопротивления
При отсутствии переменного резистора с необходимой зависимостью сопротивления от угла поворота, последний можно собрать из «обычного» переменного резистора (т.е. с линейной зависимостью сопротивления) и постоянного сопротивления. Отношения сопротивлений переменного и постоянного резисторов должно быть R1/R2=0.1.
Радиолюбитель, №4, 1995, с.21
Аналог стабилитрона на NE555
На таймере NE555 (КР144ВИ1) включенном в линейном режиме можно собрать аналог стабилитрона, в том числе мощного, с током стабилизации до 1 А.
В аналогах следует применять стабилитроны способные работать при токе 0,25 мА.
Источник: К. Гаврилов Применение микросхемы КР1441ВИ1. — Радио, 2011, №6, с.34-36
Аналог однопереходного транзистора
При отсутствии однопереходного транзистора типа КТ117, его можно заменить аналогом из двух биполярных транзисторов, подключенных по следующей схеме:
Аналог мощного стабилитрона
На рисунке 1 показана схема стабилитрона с током стабилизации до 2-х А. Для снижения пульсаций выходного напряжения можно устанавливать конденсатор С1 емкостью 100-500 мкФ. Сопротивление и мощность Rб требуется рассчитать под конкретные условия.
Регулируемый аналог стабилитрона
Схема позволяет установить напряжение стабилизации 3..20 В. При настройке устройство подключают к источнику напряжения 20-30 В через балансный резистор сопротивлением 5..10 кОм и резистором R1 устанавливают необходимое напряжение стабилизации..
Аналог динистора
Динистор можно заменить аналогом изображенным ниже на схеме. Напряжение стабилизации стабилитрона (или стабилитронов соединенных последовательно) должно быть 120-150В.
Ниже приведено ещё две схемы аналогом динисторов.
Напряжение срабатывания верхней схемы можно рассчитать по формуле: Uср. = Uс.с.+ Uу.э., где Uс.с. — напряжение стабилизации стабилитрона, Uу.э. — напряжение падения на управляющем переходе тринистора.
Ниже изображен аналог динистора с регулируемым напряжением срабатывания (справа приведены ВАХ в зависимости от сопротивления R1 для аналога на деталях, приведенных на схеме). Напряжение срабатывания в общем случае можно расчитать по формуле: Uср. = Uс.с.+Uу.э.+Iвкл.у.э.*R1, где Iвкл.у.э. — ток включения по управляющему электроду.
Ниже изображен аналог симметричного динистора на транзисторах на напряжение срабатывания примерно 32В (Радио, 6/98 с.61):
Аналог КТ825Д
КТ825Д составной мощный транзистор со следующими характеристиками:
Данный транзистор можно заменить иностранным аналогом: BDх62, BDх64, BDх66, BDх88, BDх88A, MJ2500, MJ4030, 2N6050, 2N6285
А также можно собрать из двух транзисторов КТ814 и КТ818 по следующей схеме:
Транзисторы необходимо подобрать с учётом прикладываемого напряжения К-Э, вместо защитного диода Д242 можно использовать любой мощный выпрямительный диод — подобрать по току не менее 5 А и обратному напряжению не менее рабочего, например, SB560.
Основные электрические параметры транзисторов КТ814
Аналог высоковольтного стабилитрона
При отсутствии стабилитронов КС620А, КС630А, КС650А, КС680А можно использовать их аналог, собранный по изображенной на рисунке схеме Устройство полностью эквивалентно стабилитронам указанной серии и может быть применено без каких-либо доработок. Его напряжение стабилизации — 120…180 В (зависит от экземпляра диода VD1), значения минимального и максимального токов стабилизации — соответственно 0,1 и 20 мА, дифференциальное сопротивление — 500…550 Ом. В качестве источника стабильного тока в устройстве следует использовать диоды Д219А, Д220, Д220А, обладающие низким дифференциальным сопротивлением при обратном напряжении 120…180 В и обратном токе 0,1…10 мА. Транзистор VT1 — усилитель тока стабилизации, он снижает дифференциальное сопротивление. При токе стабилизации более 6 мА его необходимо снабдить теплоотводом. Можно использовать транзистор КТ604Б (2N3742, 2N4926, BD115, BF258, BF259, BF337, 2SC2611) или любой другой с соответствующими допустимым напряжением между коллектором и эмиттером и рассеиваемой мощностью. Требуемое напряжение стабилизации устанавливают подборкой диода VD1.
Аналог стабилитрона на TL431
TL431 — фактически представляет собой высокоточный регулируемый стабилитрон с возможностью стабилизации напряжения от 2,5 до 40В.
Штатная схема включения из описания приведена ниже, ток стабилизации может достигать 150мА:
Vref — напряжение между анодом и управляющим электродом TL-ки.
Если нужен больший ток стабилизации, то можно воспользоваться следующей схемой:
В данном решении ток стабилизации будет определяться допустимым током коллектора транзистора и его рассеивающей мощностью.
Аналог стабилитрона на транзисторах
Аналог низковольтного стабилитрона с напряжением стабилизации в диапазоне 5..6 В (за счет подбора транзистора) можно собрать по схеме, изображённой на рисунке 1а). При необходимости получения большего напряжение стабилизации, это можно сделать за счет добавления диодов (рис.1б) или еще одного каскада на транзисторе (рис.1в).
Диапазон стабилизируемых токов соответствует стабилитронам с максимальной рассеиваемой мощностью 400мВт.
Также, аналог низковольтного стабилитрона (3…5В) можно собрать на полевом транзисторе, включенным по следующей схеме (Радио, 2013, №1, 53-54):
Резистор R1 рассчитывается также как и параметрическом стабилизаторе, а напряжение на выходе зависит от тока стока полевого транзистора, так для 2N7000 для тока 10 мА напряжение стабилизации составляет 2,15В, для 1 мА — 1,9 В, а для 0,1 мА — 1,5В (определяется экспериментально для каждого транзистора по вольт-амперной характеристике).
Среднее дифференциальное сопротивление в зависимости от R1 = 200 кОм составляет 2 кОм, для R1 = 10 кОм — 130 Ом, для R1 = 680 Ом — 8,5 Ом (красные линии на графике ниже).
Если дифференциальное сопротивление необходимо уменьшить, то это можно сделать используя следующую схему включения полевого транзистора:
R2 выбирают сопротивлением примерно в 10 раз ниже чем у R1. Причем зависимость выходного напряжения от входного становится менее ощутима (синие линии на графике выше).
Увеличить выходное напряжение можно собрав аналог стабилитрона по следующей схеме:
Выходное напряжение примерно будет равно: Uвых
Uст(R1+R2)/R1, где Uст — напряжение стабилизации по схеме на рис.2. Зависимость выходного напряжения от входного для такой схеме показана на рис.4 зеленой линией.
Чем заменить мощный стабилитрон
Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc
Saxx  | |||
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 23:13:41 | |||
| |||
| Borodach | ||||
Карма: 113 |
| |||
| ||||
| Saxx | |||
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 23:13:41 |
| ||
| |||
| Borodach | ||||
Карма: 113 |
| |||
| ||||
| Saxx | |||
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 23:13:41 |
| ||
| |||
| Сэр Мурр | ||||
Карма: 46 |
| |||
| ||||
