Полупроводниковые стабилитроны широко используются в электронных схемах для стабилизации напряжения. Правильный подбор параметров крайне важен. Давайте разберемся, как распознать технические характеристики импортных стабилитронов в стеклянных корпусах по их маркировке.
1. Назначение и принцип работы стабилитронов
Стабилитроны выполняют в электронных схемах важную функцию - стабилизацию напряжения. Это необходимо для обеспечения стабильной работы других элементов схемы, таких как микросхемы, транзисторы и микроконтроллеры. Без стабилизации напряжение в цепи может сильно колебаться из-за изменений нагрузки или отклонений входного напряжения от номинального значения.
Принцип работы стабилитрона основан на использовании его вольт-амперной характеристики (ВАХ). Эта характеристика похожа на ВАХ обычного диода, но стабилитрон включается в схему в обратном направлении. То есть катод стабилитрона подключается к плюсу, а анод - к минусу источника питания.
На обратной ветви ВАХ стабилитрона при изменении тока в широких пределах напряжение остается практически постоянным. Это напряжение стабилизации и используется на выходе схемы для питания других элементов. Дополнительно в цепь включается балластный резистор, который защищает стабилитрон от перегрузок по току.
2. Типы корпусов стабилитронов
Стабилитроны выпускаются в различных типах корпусов. Наиболее распространены два варианта:
- Стеклянный цилиндрический корпус
- Пластиковый корпус (чаще всего с тремя выводами)
У каждого типа корпуса есть свои преимущества и недостатки:
| Тип корпуса | Плюсы | Минусы |
| Стеклянный |
|
|
| Пластиковый |
|
|
Как видно, у каждого типа корпуса есть свои плюсы и минусы. Стеклянный цилиндрический корпус лучше отводит тепло и его проще маркировать. Но он более габаритный и хрупкий. Пластиковый компактен и технологичен в производстве, зато имеет ограничения по мощности и сложности с маркировкой.
3. Параметры стабилитронов
Напряжение стабилизации - основной параметр любого стабилитрона. Это то постоянное напряжение, которое он выдает на своем выходе при изменениях входного напряжения и тока в цепи.
Стандартный ряд значений напряжений стабилизации: 1.8В, 2.7В, 3.3В, 5В, 5.1В, 9В, 12В, 15В, 24В. Бывают и другие величины в зависимости от назначения схемы.
Максимальный ток определяет, какой наибольший ток может протекать через стабилитрон без перегрева и повреждения. Чем выше этот ток, тем большую нагрузку может питать стабилитрон.
Мощность рассеивания - это количество тепла, которое стабилитрон может рассеивать в окружающую среду. От этого параметра зависит габарит стабилитрона и температура его нагрева в работе.
4. Маркировка стабилитронов в стеклянных корпусах
Цветовая маркировка стабилитронов в стеклянных корпусах заключается в нанесении на корпус цветных колец или полос. Чаще всего это кольцо черного или синего цвета, которое обозначает сторону катода стабилитрона.
Также могут наноситься дополнительные цветные полосы или точки, которые указывают на некоторые параметры стабилитрона согласно определенным стандартам.
Расшифровать эти цветовые обозначения можно с помощью специальных справочных таблиц в технической документации на стабилитроны.
Цифробуквенная маркировка стабилитронов обычно имеет вид: одна или несколько цифр, за которыми может следовать буква (V или S). Например: 5V1, 12S2.
Здесь цифры обозначают напряжение стабилизации в вольтах, а буква указывает на наличие десятичной точки в этом значении. То есть 5V1 = 5.1 В, а 12S2 = 12.2 В.
Также в маркировке могут присутствовать дополнительные буквы и цифры, обозначающие серию стабилитрона, материал корпуса, год выпуска и другие параметры.
5. Особенности маркировки SMD-стабилитронов
SMD (поверхностный монтаж) стабилитроны выполняются в небольших пластиковых корпусах различных форм. Все маркировочные обозначения в таких миниатюрных корпусах приходится наносить очень мелким шрифтом.
Поэтому чаще всего SMD стабилитроны маркируют при помощи цветных точек по определенным стандартам обозначения параметров элементов поверхностного монтажа.
Например, зеленая точка может обозначать напряжение стабилизации 5 В, красная - 12 В, желтая - 24 В и так далее. А дополнительные точки других цветов могут указывать ток, мощность, температурный диапазон и прочие характеристики.
6. Проверка стабилитрона мультиметром
Перед установкой стабилитрона в схему полезно проверить, исправен ли он. Это можно сделать при помощи обычного мультиметра.
- Переведите мультиметр в режим прозвонки диодов. Обычно он обозначается значком диода.
- Приложите положительный щуп мультиметра к аноду стабилитрона, а отрицательный - к катоду. На дисплее должно отобразиться падение напряжения pn-перехода в прямом включении.
- Поменяйте полярность щупов. Теперь стабилитрон заперт в обратном включении. Мультиметр должен показать высокое сопротивление, обозначаемое единичкой.
Если прибор в обоих случаях показывает бесконечно большое сопротивление - скорее всего, стабилитрон неисправен и требует замены.
7. Аналоги импортных стабилитронов отечественного производства
Наряду с импортными стабилитронами широко используются их отечественные аналоги, которые часто могут полностью заменить зарубежные модели.
К примеру, одним из наиболее распространенных аналогов является стабилитрон КС121 или даже старые советские КС133. Это аналог широко известного зарубежного стабилитрона 1N4007 с напряжением стабилизации 12 В.
При этом КС121 и КС133 имеют те же основные электрические параметры, что и 1N4007 - максимальный ток 1А и мощность рассеивания 2,2 Вт. Поэтому часто эти модели практически взаимозаменяемы.
8. Последовательное и параллельное включение стабилитронов
Иногда одного стабилитрона бывает недостаточно, чтобы обеспечить нужные выходные характеристики схемы. В таком случае несколько стабилитронов могут соединяться последовательно или параллельно.
Последовательное соединение нужно, когда требуется получить бОльшее выходное напряжение. Например, чтобы получить 17В можно включить последовательно 12В и 5В стабилитроны.
Параллельное соединение применяют, когда нужно увеличить максимальный ток или мощность стабилизатора. Для этого параллельно включают несколько одинаковых стабилитронов.
9. Выбор и замена балластного резистора
Балластный резистор необходим для ограничения тока через стабилитрон и его защиты от перегрузок. Обычно это резистор мощностью 0,25-0,5 Вт.
Сопротивление Рб рассчитывают исходя из максимально возможного входного напряжения схемы. Чем выше Увх.max, тем выше должно быть Рб для ограничения тока.
Если в процессе эксплуатации балластный резистор вышел из строя, его нужно обязательно заменить. Иначе ток через стабилитрон может увеличиться настолько, что повредит его самого.
10. Типичные неисправности стабилитронов
К сожалению, стабилитроны тоже могут выходить из строя. Чаще всего это происходит из-за:
- Перегрева при слишком высоком токе
- Скачков напряжения выше максимально допустимого
- Механических повреждений и трещин стеклянного корпуса
Неисправный стабилитрон обычно проверяют мультиметром. Если прибор показывает высокое сопротивление в обоих направлениях - значит, стабилитрон сломан и требует замены на новый.
