Стабилитроны (определение, уго, параметры, включение в цепь)

С табилитронами называются плоскостные кремниевые диоды, у которых в обратной ветви ВАХ имеется участок с большой крутизной, в пределах этого участка напряжение незначительно изменяет свою величину. Это свойство позволяет использовать

Эти приборы не только в стабилизаторах напряжений, но и в схемах амплитудного ограничения для создания опорных (эталонных) напряжений.

Рабочий участок ВАХ стабилитрона обуславливается

пробоем его p-n- перехода. Механизм пробоя в

Стабилитронах в зависимости от их назначения

может быть туннельным (рабочее напряжение 3-4 В),

лавинным (рабочее напряжение более 7В)

или смешанным (рабочее напряжение от 3 до 7В).

Подбором удельного сопротивления можно создать

стабилитроны на нужную величину напряжения

стабилизации.

У кремния в отличие от германия малый обратный

ток и ВАХ имеет резкий излом в области пробоя.

1. Напряжение стабилизации U_ст – падение напряжения на стабилитроне при протекании заданного тока стабилизации.

2. Номинальный ток стабилизации I_ст – значение тока, протекающее через стабилитрон, определяющее напряжение стабилизации.

3. Минимально допустимый ток стабилизации I_{ст min}

4. Максимально допустимый ток стабилизации

I_{ст max}

5. Дифференциальное или динамическое

сопротивление r_ст = Δ U_ст / Δ I_ст определяет наклон ВАХ.

6. Температурный коэффициент напряжения

Стабилизации – отношение относительного изменения

напряжения к абсолютному изменению температуры

о кружающей среды. ТК U = Δ U_ст / ΔТ* U_ст , %/град.

7. Максимально допустимая рассеиваемая мощность

стабилитрона Р_{ст max} – при которой обеспечивается

заданная надежность работы стабилитрона.

Такая схема осуществляет стабилизацию напряжения как при изменении входного

напряжения, так и при изменении сопротивления нагрузки. Например, если входное напряжение возрастет, то увеличивается и ток стабилитрона, а отсюда возрастет ток I

0 и падение напряжения на ограничительном сопротивлении R _огр

П риращения напряжений ∆U _вх и ∆ I₀*R _огр взаимно компенсируются, а U_ВХ

сохраняется на заданном уровне. Величину ограничительного резистора можно вычислить по формуле справа.

2. Генераторы гармонических колебаний, RC — генератор

Г енератор RC – типа низкочастотный автогенератор синусоидальных колебаний, работающий в диапазоне частот от долей герца до сотен килогерца

3 . Задача. Изобразить электрическую принципиальную схему эмиттерного повторителя, дать анализ ее работы

решение: Усиливает только ток, а напряжение не меняется ни по значению ни по фазе. Используется для согласования каскадов.

УТВЕРЖДАЮ Зам директора по УР __________________ Стрельникова Т.А.	ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7 Дисциплина: Электронная техника	СОГЛАСОВАНО Председатель предметной комиссии _________________ Жданова И.М.
«___» апреля 2010 г.	Группы: ВМ-25, ВМ-21	«___» апреля 2010 г.

1. Варикапы (определение, применение, УГО, параметры, включение в цепь)

Варикап – это ППД, в котором используется зависимость барьерной емкости от изменения величины обратного напряжения.

Работают при обратном включении.

Наличие объемных зарядов и электрического поля в обедненном слое придает p-n- переходу свойства электрической емкости. Эта емкость называется барьерной емкостью С. Она зависит от площади p-n- перехода, напряжения, подводимого к p-n- переходу. С_б = ε_r*S/4πd , где ε_r — относительная диэлектрическая проницаемость;

S – площадь p-n- перехода;

d – ширина запорного слоя;

1. Номинальная емкость С_ном при номинальном напряжении смещения

U_ном = 4В.

2. Максимальная и минимальная емкости.

3. Добротность

4. Максимальное обратное напряжение

2. Широкополосный импульсный усилитель. АЧХ. Цепи частотной коррекции

Это усилители, на вход которых подаются импульсы напряжения различной формы (прямоугольной, треугольной, трапецеидальной. Чаще прямоугольной). Эти усилители должны обладать широкой полосой пропускания (от единиц Гц до десятков МГц), так как импульсы напряжения, будучи разложены в ряд Фурье, дают весьма широкий спектр гармонических колебаний. Чем шире полоса пропускания усилителя, тем точнее он будет воспроизводить импульсы, действующие на вход усилителя.

Обычный импульсный усилитель Строится на основе резистивного усилительного каскада, обладающего наиболее равномерной частотной характеристикой в широком диапазоне частот. Транзисторы включаются по схеме с общим эмиттером или с общим истоком. Для расширения полосы пропускания усилителя (уменьшения искажения формы усиливаемых импульсов) в схему вводятся специальные цепи частотной коррекции.

И мпульсный усилитель с частотной коррекцией в области высоких частот.

Последовательно с сопротивлением коллекторной нагрузки включается корректирующая катушка L_к . На высоких частотах сопротивление катушки возрастает, возрастает и коэффициент усиления каскада по напряжению, что компенсирует спад

частотной характеристики, вызываемой входной и выходной емкостями транзисторов, монтажной емкостью.

Импульсный усилитель с частотной коррекцией в области низких частот:

Д ля подъема частотной характеристики на низких частотах и компенсации

частотных и фазовых искажений в коллекторную цепь транзистора включают

корректирующий фильтр C_фR_ф . На средних частотах реактивное сопротивление C_ф мало и сопротивление коллекторной нагрузки приблизительно равно R_к В диапазоне низких частот реактивное сопротивление конденсатора C

ф возрастает, сопротивление нагрузки растет, вследствие чего увеличивается сопротивление каскада и коэффициент усиления.

3.Задача. Определить коэффициент усиления усилительного каскада с обратной связью (коэффициент передачи цепи ОС β = 0,8), если входное напряжение каскада без учета ОС U_ВХ = 2 В, U_ВЫХ = 80 В,

Решение: к_ос=к/1+bк к=U_вых/U_вх=40 к_ос=1,21 к_дб=20lg*к

Преподаватель Жданова И.М. 2 апреля 2010 г.

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ № 39

УТВЕРЖДАЮ Зам директора по УР ___________________ Стрельникова Т. А.	ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8 Дисциплина: Электронная техника	СОГЛАСОВАНО Председатель предметной комиссии _______________ Жданова И.М.
«___» апреля 2010 г.	Группы: ВМ-25, ВМ-21	«___» апреля 2010 г.

Методы защиты полупроводниковых приборов — Цепи электропитания постоянного тока

Подробности

Категория: СЦБ

• связь
• защита
• перенапряжения

Содержание материала

• Защита приборов СЦБ и связи от перенапряжений
• Атмосферные перенапряжения
• Пути проникновения
• Коммутационные перенапряжения
• Электрическая прочность
• Разрядники
• Выравниватели
• Варисторы
• Защитные диоды
• Защитные блоки
• Методы защиты
• Силовые цепи
• Цепи электропитания
• Эффективность грозозащиты

Страница 13 из 14

В цепях электропитания постоянного тока ПП необходимо защищать от коммутационных перенапряжений, вызванных изменениями режима работы этих цепей, и атмосферных перенапряжений, происходящих из-за гальванической и индукционной связи с другими электрическими цепями (см.

главу I).
Полупроводниковые приборы защищают от коммутационных перенапряжений шунтированием их защитным диодом, диодом и резистором, RC-цепочкой (рис. 28). 

Рис. 28. Схемы защиты транзисторов от коммутационных перенапряжений в цепях постоянного тока

В первых двух случаях для снижения перенапряжений используют проводящее направление диода, в третьем — шунтирующее действие емкости. В последнее время для указанных целей применяют кремниевые СН1 и оксидно- цинковые СН2 варисторы (см. главу III, п. 8). При выборе варистора и схемы его включения следует руководствоваться документом.
Защита ПП от атмосферных перенапряжений, проникающих в цепи постоянного тока, осуществляется защитными блоками (см. рис. 16). Эти блоки должны быть установлены непосредственно у защищаемых ПП.
Рассмотрим схему защиты, приведенную на рис. 29. В цепи электропитания постоянного тока полупроводниковых приборов центрального поста включают два защитных блока ЗБ-1: один в общую цепь питания центрального устройства ЦУ, центрального генератора ЦГ, центрального демодулятора ЦДм и центрального распределителя ЦР; другой — в цепи питания блока памяти БП, усилительных приставок УП и контрольных реле. Такое разделение питания позволяет исключить потерн энергии в ЗБ-1 и повысить эффективность защиты ПП.
В некоторых устройствах роль защитных блоков могут выполнять сглаживающие фильтры выпрямительных установок. Последние должны быть расположены непосредственно у защищаемых ПП. Эффективное действие сглаживающего фильтра может быть увеличено включением на его выходе кремниевого стабилитрона (рис. 30, а).          

Рис. 29. Схема защиты полупроводниковых приборов частотной диспетчерской централизации на центральном посту

Рис. 50. Схема включения кремниевых стабилитронов в цепях питания усилителей

В ряде случаев целесообразно один кремниевый стабилитрон Д1 (маломощный) включать на зажимах питания ПП, другой (Д2) — на выходе сглаживающего фильтра (рис. 30,б). Сопротивление резистора R1 выбирается порядка 5—10 Ом. Напряжение стабилизации кремниевого стабилитрона Д2 должно быть на 15—20% выше номинального значения питающей цепи [12, 13]. Иногда кремниевый стабилитрон целесообразно включать параллельно емкости С2 сглаживающего фильтра (рис. 30, в). Вышеприведенные схемы защиты обеспечивают также стабилизацию питающего напряжения. Для ограничения перенапряжений вместо кремниевых стабилитронов могут быть использованы оксидно-цинковые варисторы СН2.
Эффективность применяемых защитных блоков и сглаживающих фильтров следует определять также, используя генератор импульсных напряжений при амплитуде волны 10/500 мкс, равной импульсному напряжению пробоя разрядников РВНШ-250.

На участках железных дорог с тепловозной тягой рельсовые цепи подвержены, главным образом, воздействиям атмосферных перенапряжений, которые нередко вызывают пробой полупроводниковых вентилей в путевых реле (см. главу I). Токи, обусловливаемые этими перенапряжениями, не опасны для указанных путевых приборов, так как их включают в рельсовые цепи через повышающие трансформаторы малой мощности, волновое сопротивление обмоток которых относительно велико (несколько сотен омов). Поэтому при разработке дополнительного каскада грозозащиты путевых реле с полупроводниковыми вентилями следует только согласовать электрические характеристики приборов защиты с импульсной электрической прочностью полупроводниковых вентилей. Согласование электрических характеристик приборов защиты с токонесущей способностью полупроводниковых вентилей не имеет смысла.
В типовой схеме (рис. 31, а) защиты реле ИМВШ-110 с выпрямителями, собранными из германиевых диодов Д7Г или Д7Ж (их электрическая прочность составляет несколько сотен вольт), предусмотрены два каскада защиты, выполненные на керамических выравнивателях ВК. 

Рис. 31. Схемы защиты импульсных ИМВ1Н-110 и нейтральных АНВШ2-24001 путевых реле           
Выравниватель ВК-10 (основной каскад) включен параллельно вторичной обмотке релейного трансформатора РТр, т. е. непосредственно в рельсовую колею, а ВК-20 (дополнительный   каскад) — параллельно его первичной обмотке. Применение ВК-20 объясняется тем, что из-за токов утечки выравнивателей ВК-10, возникающих под действием более высокого рабочего напряжения, могут быть нарушения работы импульсных рельсовых цепей. Выравниватель ВК-20 имеет по сравнению с ВК-10 более высокое сопротивление и в то же время остающееся напряжение значительно ниже импульсной электрической прочности полупроводниковых вентилей реле (см. главу II, п. 4).
Проведенные ВНИИЖТом испытания показали, что эти схемы защиты снижают возникающие в рельсовые цепях атмосферные перенапряжения в десятки и сотни раз. Их максимальное значение не превышает 70—75 В.
Аналогично защищают от перенапряжений штепсельные реле с выпрямителями АНВШ2-2400 в рельсовых цепях переменного тока с непрерывным питанием (рис. 31,б). В первом каскаде защиты используют выравниватель БК-10, во втором — выравниватель ВОЦШ-110 (см. главу III, п. 7). При выравнивателе ВОЦШ-110 достигаются необходимые условия согласования его остающегося напряжения с импульсной электрической прочностью кремниевых диодов Д205, применяемых в качестве выпрямителей в указанном реле.
В заключение следует отметить, что в последнее время за рубежом для исключения влияния опасных индуцированных напряжений и токов большое внимание уделяется способам прокладки монтажных проводов, экранирования и заземления ПП. В зависимости от допустимого напряжения оборудование подразделяют на неограниченное, силовое, контролирующее и вычислительное. Защита каждого из них должна исключать в нем какие-либо переходные процессы повышенного напряжения. При этом оборудование одного допустимого напряжения можно монтировать на одном стативе, а провода прокладывать на одном кабельросте или в желобе. При необходимости соединения оборудовании с разным допустимым напряжением должны быть применены устройства защиты [12, 13].

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

Близкие публикации:

• Грозозащита
• Защита устройств СЦБ от перенапряжений
• Молниеотвод
• Защита электрических цепей ЭПС
• Дренажно-катодная защита

© 2009-2023 — lokomo.ru, железные дороги.

Стабилитрон

[Analog Devices Wiki]

Эта версия (16 июня 2013 г., 03:19) была одобрена Дугом Мерсером.

Содержание

• Деятельность: Регулятор стабилитрона

  • Цели:

  • Фон:

  • Материалы:

  • Адрес:

  • Размеры:

    • Дальнейшее исследование:

  • Управление большими токами нагрузки:

  • Адрес:

Цели:

Целью этой лабораторной работы является изучение использования диодов Зенера для создания схемы, которая обеспечивает постоянное или регулируемое выходное напряжение в диапазоне входных напряжений и токов нагрузки.

Фон:

Регулятор напряжения — это схема, используемая для поддержания постоянного выходного напряжения на нагрузке независимо от изменений тока нагрузки. Например, «нагрузкой» может быть система на основе микроконтроллера, которая требует постоянного напряжения питания, даже если потребление тока меняется в зависимости от активности системы. Стабилитрон на рис. 1 предлагает очень упрощенный способ поддержания напряжения нагрузки В _L при том же значении, что и обратное напряжение пробоя стабилитрона, при условии, что сопротивление нагрузки R _L остается выше некоторого нижнего предела. Источник напряжения V _IN и резистор R _S моделируют сопротивление Тевенина возможной цепи, которая преобразует высокое напряжение, такое как сеть переменного тока 120 В, в нерегулируемый и нефильтрованный источник более низкого постоянного напряжения.

Материалы:

Аналоговый инструмент обнаружения
Макетная плата без пайки
1–1 кОм Резистор (R _S )
1–5 кОм Переменный резистор, потенциометр (R _L )
1–4,7 В Стабилитрон (1N5230 или аналогичный)

Направления:

Соберите схему, показанную на рис. 1, на макетной плате без пайки, используя стабилитрон 1N5230 4,7 В. Используйте AWG1 и источник питания пользователя -5V Vn, чтобы установить источник постоянного тока V _IN . Используйте различные постоянные и переменные резисторы для R _L .

Рисунок 1 Регулятор на стабилитроне

Размеры:

1. Отслеживайте и регистрируйте напряжение нагрузки В _L с помощью прибора Waveforms Voltmeter для измерения В _L для R _L , равного:
(a) Обрыв цепи
(b) 10 кОм
© 1 кОм
(г) 100 Ом

2. Замените нагрузку R _L потенциометром 5 кОм и отрегулируйте потенциометр, чтобы определить минимальное значение R _{L 9.0060, для которого В L остается в пределах 10% от напряжения стабилитрона В Z . Измерьте и сообщите сопротивление, на которое вы установили потенциометр. Как это сопротивление связано со значением R S ?}

Дальнейшее исследование:

Исследуйте кривую характеристики ток/напряжение для стабилитрона, используя тот же метод, описанный в работе с характеристиками диода, путем измерения тока в R _S с помощью канала 2 осциллографа и построения графика зависимости напряжения на стабилитроне от тока в режиме XY осциллографа. . Обязательно отрегулируйте диапазон горизонтального напряжения и смещение, чтобы включить напряжение пробоя 6,1 В. Обсудите свои результаты, в частности, чем стабилитрон похож на обычный диод и отличается от него.

Управление большими токами нагрузки:

Как мы видели в простом стабилитроне на рисунке 1, максимальный ток нагрузки определяется резистором R _S . Кроме того, схема очень неэффективна для меньших токов нагрузки по сравнению с максимальным, поскольку избыточный ток протекает в стабилитроне, когда он не протекает в нагрузке. Включение эмиттерного повторителя или усилителя тока эмиттерного повторителя Дарлингтона может значительно повысить эффективность этой схемы регулятора, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Добавление текущего каскада усилителя

Проезд:

Соберите любую из схем, показанных на рис. 2, на своей макетной плате, используя стабилитрон 1N5230 4,7 В, как D ₁ , и силовой транзистор 2N3904 или TIP31, как Q ₁ . Q ₂ может быть 2N3904, а D ₂ , D ₃ может быть 1N4001. Дополнительный диод D ₂ добавлен последовательно со стабилитроном для частичной компенсации дополнительных V _BE падение из-за эмиттерного повторителя Q ₁ . Точно так же в конфигурации Дарлингтона добавлены два диода (D ₂ , D ₃ ), чтобы снова частично компенсировать два падения В _BE повторителя Дарлингтона.

Для дальнейшего чтения:

http://en.wikipedia.org/wiki/Zener_diode
http://www.mathworks.com/help/physmod/powersys/examples/zener-diode-regulator.