Jump to content
Stive

Помогите Разобраться Со Стабилитроном

Recommended Posts

Всем привет, возник у меня такой вопрос. Я вот детально изучаю электронику по книге искусство схемотехники, и делаю все на практике.

Дошел до стабилитрона, и впал в ступор. Вот в чем собственно проблема.

Стабилитрон можно использовать для стабилизации напряжения. Это например тот же делитель напряжения, только у стабилитрон в отличии от резистора начинает пропускать ток через себя только при определенном напряжении, а сам ток зависит от напряжения, и о этой зависимости написано в ВАХ. Далее, соответственно у стабилитрона и сопротивления динамическое!

Вот моя проблема в том что я никак не могу понять, а как мне узнать его сопротивления???????

Пытаюсь разобрать вот такую схему

10dc2fe7283a175e68fda50b6926ebff.png

Как видите я использовал стабилитрон 1N4733A

Далее я открыл на него даташит

Вот его характеристика красным

86042e0fbcd626a7a4c37772de2705be.png

На сколько я понял, если создать стабилитрону 49 мА. то он будет пропускать только 5.1В

Теперь я пытался найти его ВАХ

Вот что я нашел

212d6bed90cc08941e3fe4c6e61ca378.png

Но я не пойму где тут ВАХ, и как по нему вычислить динамическое сопротивления.

Представим что я знаю его динамическое сопротивления, тогда Я бы легко нашел напряжения выхода Uвых = Uвх * Rдин / (R+Rдин)

Помогите мне с этим разобраться а именно найти его динамическое сопротивление

Edited by Stive

Share this post


Link to post
Share on other sites

А на фига оно Вам надо? Динамическое сопротивление ухудшает стабилизирующие свойства, т.к. при разных токах через стабилитрон напряжение стабилизации будет немного "плавать".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Тогда подскажите как по стабилизирующему напряжению и току подобрать резистор ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вебинар STM32G0 – новый лидер бюджетных 32-битных микроконтроллеров от STMicroelectronics

Компания Компэл приглашает вас 25 сентября принять участие в вебинаре, который посвящен новому семейству микроконтроллеров STM32G0. Вебинар рассчитан на технических специалистов и тех, кто хорошо знаком с семейством STM32. На вебинаре будут освоены современные методы тестирования производительности микроконтроллеров на примере самых бюджетных 32-битных семейств общего назначения STM32G0 и STM32F0 и проведено их подробное сравнение.

Подробнее

Ну раз никто не отвечает тогда я напишу как понял

Что бы найти сопротивления резистора, отнимаем от входного напряжения напряжения стабилизации, и делим на максимальный ток который сказан в даташите.

R = (10В - 5.1В) / 0.049 А = 100 ом

Тоесть если я поставлю резистор 100 ом, то ток на стабилитроне будет 49 мА а напряжения на выходе должно быть 5,1В

И как сказано в даташите то внутреннее сопротивления получается 7 Ом при таком токе?

Share this post


Link to post
Share on other sites

На схеме все есть. Напряжение стабилизации стабилитрона Uст = 5.33 В, ток стабилитрона Iст = 46,6 мА. Проверяем: 10В - 5.33В = 4,67В, по закону Ома 4,67В/0,1кОм = 46,7мА. Все точно. Увеличь сопротивление резистора до 1кОм и посмотри как изменится напряжение и ток стабилизации.

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Литиевые батарейки Fanso в беспроводных датчиках пожарно-охранной сигнализации

Выбор подходящего элемента питания, способного обеспечивать требуемый уровень напряжения и выдавать необходимый ток на протяжении всего периода эксплуатации беспроводной пожарно-охранной системы является одной из первостепенных задач. Наиболее подходящим для этих целей элементом являются литий-тионилхлоридные элементы питания, а одним из наиболее конкурентоспособных производителей – компания Fanso, предлагающая своим клиентам продукты как универсальные, так и разработанные специально для решения конкретных задач.

Подробнее...

Да очень просто. У каждого стабилитрона есть минимальный ток, который должен через него идти, чтобы напряжение стабилизации оставалось в заданных пределах и максимально допустимый. Нагрузка обычно включена параллельно стабилитрону, поэтому ток нагрузки (!!!) и ток через стабилитрон суммируются и оба протекают через балластный резистор. Вот он и выбирается такого номинала, чтобы сумма указанных токов была в допустимом диапазоне.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Stive, Вы привели не те графики. Рис.2 - это не ВАХ, Рис.3 - это для прямой ветви (т.е. стабилитрон работает как диод).

В динамические параметры пока не лезьте. Они Вам пока ни к чему. Достаточно знать напряжение стабилизации и диапазон допустимых токов.

Есть номинальный ток стабилизации. Предварительно резистор рассчитываем для него. Т.е. так, как Вы это проделали, только для номинального тока.

Затем проверяем, какие токи будут течь через стабилитрон при изменении входного напряжения от минимального до максимального. Эти токи должны укладываться в диапазон допустимых для стабилитрона токов.

Также, как уже указали, при расчетах не забываем про ток в нагрузке.

Можно учесть дрейф температуры (это для всех элементов схемы).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Для рассчета добавочного резистора надо учитывать сопротивление нагрузки:

post-163091-0-13460100-1396505332_thumb.png

Чтобы на стабилитроне падение напряжения было, на которое он рассчитан, нужно обеспечить протекание через него минимально необходимого для этого тока.

ПС Пока рисовал-писал, уже разжевали. Добавлю, что такая схема имеет право на существование при неизменном (или изменяемом в небольших пределах) сопротивлении нагрузки. Думаю, не надо объяснять, почему.

Edited by КЭС

Share this post


Link to post
Share on other sites

На схеме все есть. Напряжение стабилизации стабилитрона Uст = 5.33 В, ток стабилитрона Iст = 46,6 мА. Проверяем: 10В - 5.33В = 4,67В, по закону Ома 4,67В/0,1кОм = 46,7мА. Все точно. Увеличь сопротивление резистора до 1кОм и посмотри как изменится напряжение и ток стабилизации.

1. В этом стабилитроне, прям в настройках указано Uст = 5,1В , Iст = 49.0мА

Но во время эмуляции как видите результат другой.....

2. Я увеличил до 1 кОм сопротивления, напряжение стал 5,07В

У каждого стабилитрона есть минимальный ток,

Пожалуйста, укажите в даташите где этот минимальный ток указан?

Нагрузка обычно включена параллельно стабилитрону, поэтому ток нагрузки (!!!) и ток через стабилитрон суммируются и оба протекают через балластный резистор. Вот он и выбирается такого номинала, чтобы сумма указанных токов была в допустимом диапазоне.

значит R = (Uвх - Uст) / (iст + iнагрузка) Так подбирается резистор?

А iнагрузка = Uст / Rн

Edited by Stive

Share this post


Link to post
Share on other sites

значит R = (Uвх - Uст) / (iст + iнагрузка) Так подбирается резистор?

А iнагрузка = Uст / Rн

Да.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот то изменение напряжения стабилизации, что Вы увидели при эмуляции, и обусловлено наличием динамического сопротивления. Реальный стабилитрон - элемент по определению не идеальный. Впрочем, как и любой другой.

Чем больше ток, протекающий через стабилитрон, тем больше (на чуть-чуть, но больше) напряжение его стабилизации. Как будто бы последовательно с "идеальным" стабилитроном VD1 включен еще один резистор Rдин. Чем больше ток, тем больше на нем падение напряжения. Реально его в стабилитроне нет ("Суслика видишь? Нет..."), но если посчитать делитель Rбал.Rдин.VD1, то оно как бы присутствует ("...А он там есть!"). Вот эта неидеальность зависимости напряжения стабилизации от тока и называется "динамическим сопротивлением".

post-24063-0-72847700-1396508349.gif

Конечно, я объяснил явление очень упрощенно, "на пальцах". Но пока этого достаточно для его понимания.

Что касается расчетов - то они правильные.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Так, вот еще, с практической точки зрения, мне кажется я понял как определять R Благодоря КЭС и Falconist

И еще я сам понял что в даташите указанно нормальное значения R для стабилитрона, в данном случае для моего это 550Ом

Тогда Iст = 8,91 мА, а Uст = 5,1

a77f3354b7a532de004ed9692fb5e4db.png

Теперь, я подключаю нагрузку в 1кОм и провожу расчет.

Iнагрузка = 5,1 / 1000 = 0,0051 А

R = (10В - 5.1В) / (0.00891А + 0.0051А) = 350 Ом.

И проверяю

dc1584088f8cf81c6d9da0df1294b38d.png

Да, все верно. Похоже с практической точки зрения все правильно.

Теперь, стабилитрон нужен при случайных повышениях напряжения!

А значит и повышении тока стабилитрона.

И можно проверить на практике и убедится что при повышении Uвх, Uст не будет сильно повышаться.

f10ce8a96d62f63e7898d1b8bc36e3e3.png

Сдесь видно что я повысил Uвх на 5В, а на Uст повысилось всего на 0,09В. Видимо это и есть свойство стабилизации напряжения стабилитрона с точки зрения практики.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Молодец. Разобрался.

Когда дойдете в своем обучении до раздела "Операционные усилители и обратная связь", сначала прочитайте вот эту статью: http://cxem.net/beginner/beginner96.php . То, что излагают Хоровиц и Хилл, сразу станет понятнее.

Share this post


Link to post
Share on other sites

В главе "Зенеровские диоды (стабилитроны)" книги "Искусство схемотехники" Все расчеты производятся на основании динамического сопротивления стабилитрона. И говорится что оно находится по ВАХ стабилитрона, но на сколько я понял в даташитах только указывается нормальное сопротивления для резистора R. Ну зато я понял как его применять на практике. Спасибо всем за детальное и понятное объяснение.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Учитывать динамическое сопротивление нужно и важно, если меняется ток через стабилитрон из-за изменения тока нагрузки, поскольку через балластный резистор (Iбал.) протекает сумма этих токов (Iст. + Iнагр.). Значение Iбал. - величина постоянная (при неизменном напряжении источника питания) по закону дедушки Ома.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Выходит нужно R нагрузки делать как можно больше R источника, да?

Или просто сказать, R нагрузки больше R источника

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, именно так. Подобные схемы стабилизации (параллельные) со стабилитроном обычно при меняются как источники опорного напряжения для схем, требующих его стабильного значения. В качестве источников питания они применяются крайне редко, например, для питания схем на КМОП-логике, потребление которой мизерно. Т.е., сопротивление нагрузки действительно намного больше, чем сопротивление балластного резистора.

Share this post


Link to post
Share on other sites

И еще. Никогда не используй стабилитроны (и другие элементы) при максимальном значении тока, или рассеиваемой мощности. Иначе они и греться будут до максимальной температуры, т.е. до 125-150 градусов. Всегда должен быть запас в 1,2 - 1,5 раза как минимум.

Edited by Alkarn

Share this post


Link to post
Share on other sites

По поводу включения стабилитрона. Фактически он является простым делителем напряжения только вместо одного плеча - стабилитрон.

Относительно выбора резистора второго плеча Rгасящий. У стабилитрона есть диапазон тока стабилизации.(Iстаб.мин и Iстаб.макс). В нагрузке ожидается опрделенный ток потребления Iнагр , который в принципе может быть и изменяющимся. Входное напряжение Uпит также изменяется, иначе зачем стабилизатор?

Если ток в нагрузке Iнагр не меняется и входное напряжение Uпит срабильно, задаешь ток через стабилитрон Iстаб (обычно стабильная точка), добавляешь к нему ток в нагрузке Iнагр . Полученный ток задает Rгасящий=(Uпит-Uстаб)/(Iстаб+Iнагр).

Это очевидно. Если Uпит не стабильно, проверять при мин и макс значения, чтобы Iстаб попал в рабочий диапазон. Аналогично - при переменном Iнагр. Если выходит за рамки диапазона стабилизации - менять стабилитрон или схему.

Т.е. Изменение тока в нагрузке не может превышать допустимый диапазон изменения тока стабилизации стабилитрона.

И еще Мощность рассеиваемая стабилитроном - Рстаб=Uстаб х Iстаб может быть существенной.

Динамическое сопротивление rстаб - отношение изменения Uстаб к вызывающеиу его изменению Iстаб, на рабочей характеристике выглядит как на фиг3, только напряжение естественно другое.

Коэфициент стабилизации - приблизительно Rгасящий/rстаб.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Теперь вот есть задание которое мне не понятно

ada13c76c65cdc356c48c06ab70958cf.png

В книге сказано что есть условие которому нужно придерживаться: (Uвх - Uвых) / R > Iвых

Мощность: Pстаб = [uвх-Uвых)/R-Iвых]/Uвых

Для расчета жестких условий используются: Uвх (МАКС) R(МИН) Iвых (МИН)

R я взял 140, потому что 733a8b58467932d4f05cd5908d5fad8d.gif

Теперь расчитаем Pст: 22893a67f3a5d74b3dcd5178c602c69c.gif

Pстаб = 1,07 Вт.

Смотрим на схему с максимальным током:

87725dd4d63bc4b09698cd049548ee9e.png

Как видно ток на стабилитроне 6,67мА.

Но не 10 мА! Я не пойму как рассчитать!

Смотрим схему без нагрузки тоесть Iвых = 0

ed3b5126c7b247d67f450e6a2e8cf926.png

Как видим стабилитрон сгорел, ток на нем 103 мА.

Как мне решить эту задачу, как сделать что бы на стабилитроне был ток всегда 10 мА. Непонятно как!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Выложите книжку, в которой Вы эти бредовые задания читаете.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Искусство схемотехники седьмое издание!

И объясните почему бредовое?

Если не сложно посмотрите в книге это задания, и подскажите может я где то чего то недопонимаю, я еще ни одной темы не пропустил, все внимательно изучаю......

Share this post


Link to post
Share on other sites

Дома гляну на эти задания. Под рукой нет этой литературы.

Бредовое потому, что если рассматривать параметрический стабилизатор, состоящий из резистора и стабилитрона, то ток через стабилитрон при изменении входного напряжения никак не может оставаться постоянным. Для этого нужно ставить источник тока.

А учитывая ток в нагрузке 0...100ма, при этом ток через стабилитрон строго 10мА - это вообще бред сумасшедшего.

Либо Вы читаете тему про компенсационные стабилизаторы, а нам здесь мозг пудрите.

Edited by mvkarp

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

×
×
  • Create New...