Стабилитроны - это такие полупроводниковые элементы, которые позволяют застабилизировать напряжение на одном уровне, используя всего два элемента - сам стабилитрон и резистор к нему. Такая способность стабилитрона обуславливается его интересное вольт-амперной характеристикой, на обратной ветви которой присутствует резкий, почти вертикальный спад. Таким образом, напряжение падения на стабилитроне остаётся постоянным, и почти не меняется в зависимости от протекающего через него тока. Стабилитроны могут быть рассчитаны на разные напряжения стабилизации, от единиц вольт до сотен вольт. Они широко используются в электронике, например, на их основе можно собрать параметрический стабилизатор - напряжение стабилизируется с помощью стабилитрона, а высокая мощность такого источника питания обуславливается применением мощного транзистора, в цепь базы которого и устанавливается стабилитрон.
Резистор, который включается последовательно со стабилитроном, служит для задания тока через стабилитрон, так как для правильной работы стабилитрона через него всегда должен протекать хотя бы небольшой ток. Вместе с резистором стабилитрон образует делитель напряжения, готовое стабилизированное напряжение снимается с его средней точки и может использоваться в электронных схемах для разных целей.
Диапазон напряжений, на которые могут быть рассчитаны стабилитроны, достаточно широк. Напряжение стабилизации конкретного стабилитрона указывается прямо на его его корпусе мелкими цифрами, и довольно часто получается так, что эти цифры попросту не видно, из-за того, что они нанесены с огрехами, особенно это касается стабилитронов в мелких стеклянных корпусах. Конечно, в этом случае можно вручную подсоединить к стабилитрону резистор, подать напряжение питания на эту цепь и замерить вольтметром напряжение стабилизации, но этот способ теряет свою актуальность, если необходимо проверить большое число стабилитронов. Здесь на помощь придёт прибор для определения напряжения стабилитронов, описанный далее в этой статье. Кроме того, стабилитроны имеют большой разброс по напряжению, а потому, например, стабилитрон на 12В может стабилизировать напряжение как уровне 11,5В, так и 12,5В. Узнать точное напряжение стабилизации также позволит этот прибор. Его схема представлена ниже.
На контакты BAT1 и BAT2 в левой части подаётся питающее напряжение, оно должно составлять 5В. Схема потребляет ток не более 100 мА, а потому для её питания очень удачно подойдёт любой USB выход, либо зарядное устройство телефона. Также схему можно запитать и от литий-ионного аккумулятора, если поставить преобразовать 3,7 до 5В, аналогичный тем, что стоит в повер-банках, в этом случае прибор получится полностью автономным. Большую часть схемы занимает преобразователь напряжения, который повышает 5В на входе в 30В на выходе. Это необходимо для того, чтобы расширить диапазон стабилитронов, которые можно проверить данными прибором - замер будет верным для всех стабилитронов, рассчитанных на 30В и меньше. При необходимости измерения более высоковольтных стабилитронов, необходимо использовать более высоковольтный преобразователь, выдающий 50 и более вольт. Но, как правило, стабилитроны выше 30В используются довольно редко, а потому схема пригодна для использования в таком виде.
Основан преобразовать на микросхеме NE555, которая генерирует прямоугольные импульсы, которые поступают на базу транзистора Т3. Здесь можно применить практически любые достаточно мощные NPN транзисторы, например, MJE13007 либо полевые IRF740, IRF630. Катушка L1 - это дроссель индуктивностью около 800 мкГн. Можно использовать любые индуктивности номиналом 200-1000 мкГн, с током как минимум 0,1 А. В качестве диода D1 желательно использовать ультра-быстрый диод, например, UF4007, но подойдёт также и обычный широко распространённый 1N4007. С катода этого диода снимается повышенное напряжение 30В, конденсатор C3 - фильтрующий, должен быть рассчитан на напряжение как минимум 50В. Ёмкость желательно взять побольше, минимум 10 мкФ, идеально 47 или 100 мкФ. Часть схемы с транзистором Т1 служит для защиты схемы от перенапряжения. D4 - стабилитрон на 33В, как только напряжение на выходе превышает это значение, схема отключается и перестаёт генерировать импульсы. В качестве Т1 можно применить любой маломощный NPN транзистор, например, КТ3102, КТ315, BC547. Элементы в обвязке микросхемы NE555 желательно использовать, точно соблюдая номиналы, указанные на схеме, они них будет зависеть правильность работы повышающего преобразователя.
Особый интерес представляет правая часть схемы - непосредственно сам измеритель напряжения стабилитронов. На транзисторе Т2 собран источник тока. Диоды D2 и D3 могут быть любыми кремниевыми, например 1N4148 или 1N4007. В этой части схемы вверху можно увидеть три точки - А, В, С. Это переключатель, который позволяет регулировать, какой ток будет выдавать источник тока. Он может находиться в одном из трёх положений - точка А подключена к точке В, подключена к точке С, либо ни к чему не подключена. При этом значения токов будут равны 1,4 мА, 3,8 мА и 0,7 мА, такое переключение позволит определить, как разные стабилитроны будут работать при разном токе через них. Для переключения можно использовать галетный переключатель, либо обычный тумблер на 3 положения с системой ON-OFF-ON. Ниже транзистора Т2 можно увидеть ещё 4 контакта. Два из них нужны для подключения измеряемого стабилитрона, оставшиеся два для подключения вольтметра. Таким образом, вольтметр будет установлен параллельно стабилитрону, он будет измерять напряжения на нём. Здесь удобно использовать встраиваемые цифровые вольтметры, как правило, они имеют диапазон измерения от 3 до 30В и достаточно приемлемую точность. Их стоимость на Алиэкспересс составляет около одно доллара. Также можно и замерять напряжение, подключив к схеме мультиметр, если вывести для этого специальные контакты. Для измеряемого стабилитрона также желательно установить зажимы, например, ZIP-панельку с рычажком или обычные крокодилы.
Для первого раза схему можно собрать на беспаечной макетной плате, как и сделал автор. Такая плата позволяет быстро собрать схему, оперативно заменять детали, и если всё работает хорошо - вытравить полноценную компактную печатную плату и собрать прибор в корпусе. На картинке ниже представлен один из возможных вариантов разводки печатной платы. Обратите внимание, что при разводке плату нужно учитывать физические размеры компонентов, особенно индуктивности - катушки часто бывают довольно габаритными. На плате также можно предусмотреть место для светодиода индикации наличия питания на приборе, тумблера выключения.
Плату можно нарисовать маркером либо выполнить методом ЛУТ, подробных инструкций для которого предостаточно в интернете. Кратко процесс можно описать так: подготавливается текстолит путём зашкуривания поверхности, затем на него переносится утюгом рисунок платы, предварительно распечатанный на лазерном принтере на термотрансферной бумаге. Затем плата травится, сверлятся отверстия под компоненты. Со сверлением отверстий также нужно быть внимательным - для резисторов, микросхемы, конденсаторов, подойдёт сверло 0,8 мм, а для крупных компонентов, транзистора в корпусе ТО-220 и индуктивности понадобится сверло 1-1,2 мм. Внешний вид готовой платы с запаянными компонентами представлен на картинке ниже. Как можно увидеть, плата имеет следующие пятачки для впаивания: два для вольтметра, два для стабилитрона, три для переключателя ON-OFF-ON, и ещё два для подачи питания 5В.
При первом запуске схемы нужно проконтролировать ток потребления - он не должен быть больше 0,1А. Также нужно замерить напряжение на катоде диода D1, оно должно составлять около 30-33В. Если всё в норме, схему можно проверить путём установки стабилитрона с заранее известным напряжением стабилизации в соответствующие контакты - вольтметр при этом должен показать это напряжение. Если схема работает верно, приступаем к установке в корпус.
Таким образом, получилось законченное устройство, позволяющее проверить работоспособность стабилитрона, а также измерить его точное напряжение стабилизации. Удачной сборки!
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
