Как проверить напряжение стабилитрона?
Дата: 23.02.2016 // 0 Комментариев
Проверить исправность стабилитрона совсем несложно, он звонится как обычный диод, но иногда при сборке схем или ремонте аппаратуры возникает необходимость определить напряжение стабилитрона. Также бывают случаи, когда нужно подобрать из своих запасов стабилитрон, с определенным напряжением стабилизации. Для таких целей существуют специальные справочники или сайты, где по маркировке стабилитрона мы можем узнать абсолютно все его параметры. Но, что делать, если нет времени для поиска или частично затерта маркировка элемента, как проверить напряжение стабилитрона? Об этом читаем ниже…
Как проверить напряжение стабилитрона?
Как видим, данная схема проверки стабилитрона совсем нехитрая и ее можно собирать буквально за пару минут навесным монтажом.
Для этого нам понадобится:
Для наглядного теста мы выбрали три стабилитрона: Д809; КС156А; КС147А, сейчас измерим их напряжение стабилизации. Собираем схему и подключаем поочередно стабилитроны, смотрим на полученный результат.
Д809 – напряжение стабилизации 9,44 В (по паспортным данным напряжение составляет 8 — 9,5 В)
КС156А – полученное напряжение стабилизации 5,48 В (по паспортным данным 5,04 – 6,16 В)
КС147А – напряжение стабилизации 4,77 В (по паспортным данным 4,23 – 5,17 В)
Как видим, вопрос о том, как проверить напряжение стабилитрона решается всего за пару минут и не требует сложных схем, особых навыков и специального оборудования.
Как проверить стабилитрон (диод Зенера) мультиметром
Стабилитрон, который в западной технической литературе больше известен, как диод Зенера (DZ) — ключевой компонент стабилизированного блока питания (БП). Это полупроводниковый диод, благодаря которому на выходе из БП поддерживается стабильный уровень напряжения.
Если в цепи происходит сбой, как правило, первым выходит со строя стабилитрон. Специалисту, обслуживающим блок питания или другой прибор, в состав которого включены стабилитроны, нужно понимать, как проверить стабилитрон мультиметром.
Принцип работы стабилитрона
Стабилитрон — электронный прибор с нелинейной VA-характеристикой. Это специально разработанный высоколегированный диод с PN-переходом. Несмотря на то, что по характеристикам он имеет много общего с диодом, между ними все же имеются существенные различия.
Если стабилитрон поляризован в прямом направлении, то он функционирует, как обычный диод и проводит ток. Когда он смещен в обратном направлении, то он не проводит ток, пока приложенное напряжение ниже напряжения стабилизации. После достижения этого показателя, ток течет от катода к аноду и напряжение DZ поддерживается между его выводами.
При достижении некоторого напряжения, протекает пробой PN-перехода, при этом сопротивление перехода понижается. В результате чего напряжение на DZ постоянно, а ток, проходящий через полупроводник, возрастает. Диод Зенера должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать мощность нагрузки, иначе они могут быть заблокированы или даже сгореть.
Принцип работы стабилитрон визуально похожа на работу бочки с водой, оборудованной переливной трубой, которая всегда будет поддерживать воду на одном уровне, сколько ее не заливать в бочку.
Когда нужно проверить стабилитрон
Большинство стабилитронов не разработаны на большой ток. При значительных токовых нагрузках они довольно быстро нагреваются, а при достижении максимума у них появляется тепловой пробой. Разрушающими для них также является превышение предельного показателя обратного напряжения, тепловое или механическое внешнее воздействие. Неисправный DZ нарушает процесс стабилизации напряжения источника питания, что оказывает влияние на функциональность токоприемников подключенных в БП.
Пробой и обрыв достаточно просто можно установить с применением мультиметра.
В первом случае мультиметр, подключенный к стабилитрону в режиме замера сопротивления, демонстрирует самое меньшее сопротивление, ориентировочно 1 Ом. Во втором — мультиметр применяют также в режиме замера сопротивления. Шкала покажет бесконечное сопротивление при любом подключении DZ (в прямом и обратном направлении).
Порядок проверки
Основной тест — это проверка стабилитрона по состоянию его перехода. Для определения напряжения стабилитрона, может быть проведен более полный тест, но для этого требуются некоторые дополнительные устройства в качестве источника БП.
Чтобы диагностировать DZ на работоспособность, мультиметр применяют в режиме замера сопротивления, либо в режиме тестирования диодов. Технология замеров аналогична диодам:
Это простейший тест, в котором проверяется только состояние PN-перехода. Он показывает, целостный ли компонент или закорочен. Пользователь ничего не сможет узнать о напряжении стабилитрона, рассеивании или других важных характеристиках.
Важно! Испытание проводится с мультиметром, у которого внутреннее питание ниже, чем напряжение проверяемого стабилитрона. Например, тестер целостности цепи, который прикладывает 6 В к тестируемому компоненту, не подходит для проверки диода Зенера 3.3 В.
Как проверить стабилитрон, не выпаивая из платы
Можно выполнить частичную проверку стабилитрона мультиметром, не выпаивая из схемы, поскольку он электрически связан с другими компонентами платы. В связи с этим, диагностировать его на пробой в таким состоянии невозможно.
Фактически, можно прозвонить DZ мультиметром на плате только по параметру стабильности напряжения питания. Для этого предварительно нужно знать исходное значение напряжения по его марке. После этого включают тестер и соединяют щупы с выводами стабилитрона. Если в ходе измерений получится напряжение, равное или выше паспортного значения напряжения DZ, то стабилитрон исправен.
Важно! При проведении ремонта платы, где размещен диод Зенера, важно принять меры защиты от поражения электротоком. Процедура проверки аналогична, как и для выпаянного стабилитрона.
Как протестировать двусторонний стабилитрон
В бытовых приборах разного назначения часто используют двухсторонние стабилитроны, которые выполнены из 2-х стабилитронов в одном корпусе, направленных навстречу друг другу.
Частные случаи прозвонки
В некоторых случаях мультиметр, при испытании рабочего диода Зенера в режиме замера сопротивления при обратной полярности, демонстрирует величину, существенно отличающуюся от ожидаемого показателя. Это происходит в том случае, когда внутренний источник электропитания, больше напряжение стабилизации DZ. Это объясняется тем, что он будет снижать свое внутреннее сопротивление до того времени, пока не будет достигнуто напряжения стабилизации. Этот факт требуется учитывать при выполнении тестирования стабилитронов.
Иногда, при прозвонке тестер демонстрирует значительное сопротивление, как при прямом, так и при обратном потенциале. Это может случаться, когда применяется двуханодная конструкция стабилитрона, для которого показатель полярности не имеет существенного значения. Для того, чтобы проверить такой стабилитрон, напряжение должно быть выше стабилизирующего. Одновременно потребуется поменять полярность. Измеряя токи, протекающие через DZ и сопоставляя VA-характеристики тестируемого, определяют его работоспособность.
Видео по теме
Основные способы проверки исправности стабилитрона
Несколько работающих способов, как проверить стабилитрон на исправность. Технология проверки стабилитрона мультиметром, транзистор-тестером и другими приборами.
Полупроводниковый прибор, называемый стабилитроном, является основным элементом стабилизированного блока питания. Он обеспечивает постоянный уровень напряжения. Однако, во время работы, по тем или иным причинам он может выходить из строя. Специалисту, выполняющему ремонтные работы необходимо знать, как проверить стабилитрон на исправность, или как его еще называют —диод Зенера.
Общие сведения о принципе работы
Если вы не знаете как работает стабилитрон, то прежде чем прочитать текущую статью, прочтите опубликованную ранее — https://samelectrik.ru/kak-rabotaet-stabilitron-i-dlya-chego-on-nuzhen.html.
При достижении определенного напряжения, происходит лавинообразный пробой pn-перехода. Сопротивление перехода уменьшается. В результате напряжение на диоде остается постоянным. А ток, протекающий через полупроводник, увеличивается.
Принцип работы можно проиллюстрировать бочкой с водой, где имеется переливная трубка. Сколько бы мы воды ни наливали в бочку, уровень останется на постоянном уровне.
На нижеприведенном рисунке представлена схема работы на примере бочки с водой.
На рисунке выше представлена вольт-амперная характеристика, обозначение на схеме и его включение.
Проверка мультиметром
Неисправный стабилитрон влияет на напряжение стабилизации источника питания, что сказывается на работоспособности аппаратуры. Поэтому специалисту важно знать, как проверить стабилитрон мультиметром на исправность.
Проверка производится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор покажет минимальное сопротивление, а в обратном — бесконечность. Это говорит об исправности полупроводника.
На рисунке снизу представлена методика проверки мультиметром.
Аналогичным образом можно проверить стабилитрон, не выпаивая из схемы. Но в этом случае прибор будет всегда показывать сопротивление параллельно подключенных ему элементов, что в некоторых случаях сделает проверку таким образом невозможной.
Однако такая проверка китайским тестером не является полноценной, потому что проверка производится только на пробой, или на обрыв перехода. Для полной проверки необходимо собирать небольшую схему. Пример такой схемы для проверки напряжения стабилитрона вы можете увидеть в видео ниже.
Проверка транзистор-тестером
Проверить на работоспособность полупроводниковых элементов можно с помощью универсального тестера радиокомпонентов. Часто его называют транзистор-тестером.
Это универсальный измерительный прибор с цифровым индикатором. С помощью транзистор-тестера можно проверить различные радиодетали. К ним относятся резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. А также и полупроводниковые приборы, транзисторы, тиристоры, диоды, стабилитроны, супрессоры и т.п.
Для проверки работоспособности, зажмите детальку в ZIF-панельке (специальном разъёме с рычагом для зажимания элементов), после чего на дисплее высвечивается схемное обозначение элемента. Однако рассматриваемые в этой статье элементы проверяются как обычные диоды. Поэтому не стоит рассчитывать, что транзистор тестер определит, на какое напряжение стабилитрон. Для этого все равно нужно будет собрать схему типа той, что показана выше или такую как рассмотрим далее.
Рекомендуем посмотреть видео о том, что такое универсальный транзистор-тестер и как им проверять радиоэлектронные компоненты.
Тестер, также как и мультиметр, проверяет целостность р-n перехода и корректно определяет напряжением стабилизации стабилитронов до 4,5 вольт.
При ремонте аппаратуры, рекомендуется элемент стабилизации менять на новый. Не зависимо от наличия исправного p-n перехода. Т.к. высока вероятность, что у диода изменилось напряжение стабилизации или оно может произвольно меняться в процессе работы аппаратуры.
Схема для проверки
Рассмотрим еще одну простейшую схему для определения напряжения стабилизации, которая состоит из:
Для проверки подключают стабилитрон по вышеприведенной схеме и постепенно поднимают напряжение на источнике питания от 0. При этом контролируют показания вольтметра. Как только напряжение на элементе перестанет расти, независимо от его увеличения на блоке питания, это и будет стабилизацией по напряжению.
Если на элементе есть маркировка, то полученные при измерении данные сверяют с таблицей в справочнике по параметрам.
Отметим, что стабилитроны могут выпускаться в различном исполнении. Например, КС162 производятся в керамических корпусах, КС133 в стеклянных, Д814 и Д818 в металлических.
Приведем характеристики некоторых распространенных отечественных стабилитронов:
Для проверки стабилитрона с большими напряжениями стабилизации применяется другая схема, которая представлена на рисунке снизу.
Проверка производится аналогично описанному способу. Похожие приборы выпускаются китайскими производителями.
Однако, можно собрать простейшую схему для проверки стабилитронов с применением мультиметра. Это хорошо показано на видео далее.
Следует предупредить, что показанную на видео электрическую схему применять не рекомендуется, т.к. она небезопасна и требует соблюдения техники безопасности. В противном случае можно получить травму (в лучшем случае).
Примеры из практики
Иногда стабилитроны проверяют на осциллографе, но для этого необходимо собрать специальную схему.
На рисунке снизу представлена схема приставки и ее подключение к осциллографу.
Однако проверка осциллографом должна производиться специалистом, который хорошо умеет им пользоваться.
Стабилитроны часто применяются как ограничивающие или предохранительные приборы. Например, в качестве защиты от перенапряжения на жестком диске, а, вернее, на его входе питания стоят стабилитроны или супрессоры на 6 и 14 вольт. Превышение напряжения приводит к их пробою или выгоранию. Для проверки просто выпаивают эти элементы, и проверяют жесткий диск без них. Если все включается, дело в стабилитронах. Их меняют на новые.
Еще один пример из практики ремонта скутеров, а именно после некорректной установки сигнализации (и не только) иногда выходит из строя стабилитрон, смонтированный в замке зажигания на «Хонда дио 34». Он понижает напряжение бортовой сети с 12 В до 10, после чего скутер можно завести. Если элемент вышел из строя — мопед не заведется. Полупроводник можно заменить аналогичным с напряжением на 3,9. Аналогичная ситуация и на других моделях скутеров от «хонды»: AF35, AF51 и т.д.
Вот мы и рассмотрели основные способы проверки стабилитронов, делитесь случаями из своей практики в комментариях и задавайте вопросы!
Стабилитрон | Принцип работы и маркировка стабилитронов
Стабилитрон относится к одному из применяемых радиоэлектронных элементов. Каждый более-менее качественный блок питания содержит узел стабилизации напряжения, которое может изменяться при изменении сопротивления нагрузки либо при отклонении входного напряжения от номинального значения.
Стабилизация напряжения выполняется главным образом с целью обеспечения нормального режима работы остальных радиоэлементов устройства, например микросхем, транзисторов, микроконтроллеров и т.п.
Стабилитроны широко используются в маломощных блоках питания либо в отдельных его узлах, мощность которых редко превышает десятки ватт.
Главное преимущество стабилитронов – их малая стоимость и габариты, поэтому они до сих пор не могут вытисниться интегральными стабилизаторами напряжения типа LM7805 или 78L05 и т.п.
Стабилитрон очень похож на диод, поскольку его полупроводниковый кристалл помещен в аналогичный корпус.
Условное графическое обозначение стабилитрона на чертежах электрических схем также похоже на обозначение диода, только со стороны катода добавлена короткая горизонтальная черточка, направленная в сторону анода.
Принцип работы стабилитрона
Рассмотрим принцип работы стабилитрона на примере схемы его включения и вольт-амперной характеристике. Для выполнения своей основной функции стабилитрон VD соединяется последовательно с резистором Rб и вместе они подключаются к источнику входного нестабилизированного напряжения Uвх. Уже стабилизированное выходное напряжение Uвых снимается только с выводов 2, 3 VD. Поэтому нагрузка Rн подключается к соответствующим точкам 2 и 3. Как видно из схемы, VD и Rб образуют делитель напряжения. Только сопротивление стабилитрон имеет не постоянно значение и называется динамическим, поскольку зависит от величины электрического тока, протекающего через полупроводниковый прибор.
Величина напряжения Uвх, подаваемого на стабилитрон с резисторов должна быть выше на минимум на пару вольт выходного напряжения Uвых, в противном случае полупроводниковый прибор VD не откроется и не сможет выполнять свою основную функцию.
Допустим, в какой-то произвольный момент времени на выходах 1 и 3 значение Uвх начало возрастать. В схеме начнут протекать следующие процессы. С ростом напряжения согласно закону Ома начнет возрастать ток, назовем его входным током Iвх. С увеличением ток возрастет падение напряжения на резисторе Rб, а на VD она останется неизменным (это будет пояснено далее на характеристике), поэтому и Uвых останется на прежнем уровне. Следовательно, прирост входного напряжения упадет или погасится на резисторе Rб. Поэтому Rб называют гасящим или балластным.
Теперь, допустим, изменилась нагрузка, например, снизилось сопротивление Rн, соответственно возрастет и ток Iн. В этом случае снизится ток, протекающий стабилитрон Iст, а Iвх останется практически без изменений.
Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона аналогично ВАХ диода и имеет две ветви: прямую и обратную. Прямая ветвь является рабочей для диода, а обратная ветвь характеризует работу стабилитрона, поэтому он включается в электрическую цепь в обратном направлении (катодом к плюсу, а анодом к минусу) по сравнению с диодом. Поэтому стабилитрон называю опорным диодом, а источник питания с данным полупроводниковым элементом называют опорным источником напряжения. Такой терминологий будем пользоваться и мы.
На обратной ветви вольт-амперной характеристик опорного диода выделим две характерные точки 1 и 3. Точка 1 отвечает минимальному значению тока стабилизации, который находится в пределах единиц миллиампер. Если ток, протекающий через стабилитрон, будет ниже точки 1, то он не сможет выполнять свои функции (не откроется). В случае превышения тока выше точки 3 опорный диод перегреется и выйдет из строя. Поэтому оптимальной точкой в большинстве случае будет точка посредине обратной ветви ВАХ, то есть точка 2. Тогда при изменении тока в широких пределах (смотрите ось Y) точка 2 будет изменять свое положение, перемещаясь вверх или вниз по обратной ветви, а напряжение будет изменяться незначительно (смотрите ось X).
Встречное, параллельное, последовательное соединение стабилитронов
Для повышения напряжения стабилизации можно последовательно соединять два и более стабилитрона. Например на нагрузке нужно получить 17 В, тогда, в случае отсутствия нужного номинала, применяют опорные диоды на 5,1 В и на 12 В.
Параллельное соединение применяется с целью повышения тока и мощности.
Также стабилитроны находят применение для стабилизации переменного напряжения. В этом случае они соединяются последовательно и встречно.
В один полупериод переменного напряжения работает один стабилитрон, а второй работает как обычный диод. Во второй полупериод полупроводниковые элементы выполняют противоположные функции. Однако в таком случае форма выходного напряжения будет отличается от входного и выглядит как трапеция. За счет того, что опорный диод будет отсекать напряжение, превышающее уровень стабилизации, верхушки синусоиды будут срезаться.
Маркировка стабилитронов
Маркировка наносится на корпус стабилитрона в виде цифр и букв (или буквы). Различают принципиально два разных типа маркировки. Стабилитрон в стеклянном корпусе имеет привычную для нас маркировку, непосредственно обозначающую номинальное напряжение стабилизации. Цифры могут быть разделены буквой V, выполняющую роль десятичной точки. Например, 5V1 означает 5,1 В.
Менее понятный способ маркировки состоит из четырех цифр и буквы в конце. Если вы не опытный радиолюбитель, то без даташита никак не обойтись. Для примера расшифруем параметры опорного диода серии 1N5349B. Больше всего нас интересует первый столбец, в котором приведено номинальное напряжение 12 В. Второй столбец – номинальное значения ток – 100 мА.
Катод стабилитрона любого типа обозначается кольцом черного или синего цвета, которое наносится на корпус со стороны соответствующего вывода.
Маркировка SMD стабилитронов
Наибольшее распространение получили опорные диоды в стеклянном корпусе и в пластмассовом корпусе с тремя выводами. Маркировка SMD стабилитрона в стеклянном корпусе состоит из цветного кольца, цвет которого обозначает параметры данного полупроводникового прибора.
Если вам встретился SMD стабилитрон с тремя выводами, то следует знать, что один вывод – это «пустышка», то есть он не задействован и применяется лишь для надежной фиксации элемента на печатной плате после пайки. Анод и катод такого экземпляра проще всего определить с помощью мультиметра.
Мощность рассеивания стабилитрона
Мощность рассеивания стабилитрона Pст характеризует его способность не перегреваться выше определенной температуры на протяжении длительного времени. Чем выше значение Pст, тем больше тепла способен рассеять полупроводниковый прибор. Мощность рассеивания рассчитывается для самых неблагоприятных условий работы прибора, поэтому в ниже приведенную формулу подставляют максимально возможное в работе Uвх и наименьшие значения Rб и Iн:
Существует ряд стандартных номиналом по данному параметру: 0,3 Вт, 0,5 Вт, 1,3 Вт, 5 Вт и т.п. Чем больше Pст, тем больше габариты полупроводникового прибора.
Как проверить стабилитрон
Проверить стабилитрон на предмет исправности довольно просто и быстро можно с помощью простейшего мультиметра. Для этого мультиметр следует перевести в режим «прозвонка», как правило, обозначенный знаком диода. Затем, если положительным щупом мультиметра прикоснуться анода, а отрицательным – катода, то на дисплее измерительного прибора мы увидим некоторое значение падения напряжения на pn-переходе. Поскольку к полупроводниковому прибору приложено прямое напряжение (смотрите прямую ветвь вольт-амперной характеристики), то опорный диод откроется.
Теперь, если щупы мультиметра поменять местами, тем самым приложить к выводам полупроводникового прибора обратное напряжение (смотрите обратную ветвь ВАХ), то он окажется заперт и не будет проводить ток. На дисплее измерительного прибора отобразится единица, обозначающая бесконечно высокое сопротивление.
Если в обеих случаях мультиметр покажет единицу или будет звенеть, то стабилитрон непригоден.
