Увеличение мощности параметрического стабилизатора
Максимальная выходная мощность простейшего параметрического стабилизатора напряжения зависит от значений Iст.max и Pmax стабилитрона. Мощность параметрического стабилизатора может быть увеличена, если в качестве регулирующего компонента использовать транзистор, который будет выступать в качестве усилителя постоянного тока.
Параллельный стабилизатор
Схема ПСН с параллельным включением транзистора
Схема представляет собой эмиттерный повторитель, параллельно транзистору VT включено сопротивление нагрузки RH. Балластный резистор R1 может быть включён как в коллекторную, так ив эмиттерную цепи транзистора. Напряжение на нагрузке равно
Схема работает следующим образом. При увеличении тока через резистор RH, а соответственно и напряжения (U1 = UCT) на выходе стабилизатора, происходит увеличение напряжения база-эмиттер (UEB) и коллекторного тока IK, так как транзистор работает в области усиления. Возрастание коллекторного тока приводит к увеличению падения напряжения на балластном резисторе R1, что компенсирует рост напряжения на выходе стабилизатора (U1 = UCT). Поскольку ток IСТ стабилитрона является одновременно базовым током транзистора, очевидно, что ток нагрузки в этой схеме может быть в h21e раз больше, чем в простейшей схеме параметрического стабилизатора. Резистор R2 увеличивает ток через стабилитрон, обеспечивая его устойчивую работу при максимальном значении коэффициента h21e, минимальном напряжении питания U0 и максимальном токе нагрузки IН.
Коэффициент стабилизации будет равен
где RVT – входное сопротивление эмиттерного повторителя
где Re и Rb – сопротивления эмиттера и базы транзистора.
Сопротивление Re существенно зависит от эмиттерного тока. С уменьшением тока эмиттера сопротивление Re быстро возрастает и это приводит к увеличению RVT, что ухудшает стабилизирующие свойства. Уменьшить значение Re можно за счёт применения мощных транзисторов или составных транзисторов.
Последовательный стабилизаттор
Параметрический стабилизатор напряжения
, схема которого представлена ниже, представляет собой эмиттерный повторитель на транзисторе VT с последовательно включённым сопротивлением нагрузки RH. Источником опорного напряжения в данной схеме является стабилитрон VD.
Схема ПСН с последовательным включением транзистора
Выходное напряжение стабилизатора:
Схема работает следующим образом. При увеличении тока через резистор RH, а соответственно и напряжения (U1 = UST) на выходе стабилизатора происходит уменьшение отпирающего напряжения UEB транзистора и его базовый ток уменьшается. Это приводит к росту напряжения на переходе коллектор – эмиттер, в результате чего выходное напряжение практически не изменяется. Оптимальное значение тока опорного стабилитрона VD определяется сопротивлением резистора R2, включённого в цепь источника питания U0. При постоянном значении входного напряжения U0 базовый ток транзистора IB и ток стабилизации связаны между собой соотношением IB + IST = const.
Коэффициент стабилизации схемы
где Rk – сопротивление коллектора биполярного транзистора.
Обычно kST ≈ 15…20.
Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора
напряжения может быть существенно увеличен при введении в его схему отдельного вспомогательного источника с U’0 > U1 и применении составного транзистора.
Схема ПСН с составным транзистором и питанием стабилитрона от отдельного источника напряжения
Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.
Особенности проверки в зависимости от вида диода
SS14 диод: характеристики
При производстве современных радиоэлектронных приборов применяется несколько видов диодов:
- обычные или защитные;
- светодиоды;
- диоды Шоттки;
- стабилитроны;
- тиристоры и симисторы;
- инфракрасные;
- фотодиоды.
Защитные диоды можно встретить в большинстве современных бытовых приборах. Они распространены и являются простейшими элементами схем электрочайников, вентиляторов, блендеров и других облегчающих жизнь устройств.
Область применения светодиодов – всем известные лампы. Они делятся на приборы как бытового и уличного освещения. Диоды Шоттки используются при сборке блоков питания компьютеров, а основной задачей стабилитронов является защита приборов от скачков напряжения, проще говоря, его стабилизация.
Такие диоды, как тиристоры обеспечивают плавный пуск двигателя. Они активно применяются в области автомобилестроения. Симисторы могут пропускать ток в 2-ух разных направлениях.
Инфракрасные встраиваются в ПДУ и оптические контрольно-измерительные приборы. Фотодиоды преобразуют свет, попавший на чувствительную плату, в электросигнал. Они также используются при организации систем уличного освещения.
С помощью мультиметра чаще всего измеряют характеристики светодиодов, обычных полупроводников и диодов Шоттки. Проверка всех этих видов проводится тестером в соответствии с одним и тем же принципом.
Основными причинами неисправности таких полупроводников являются:
- Превышение максимально допустимого уровня электрического тока.
- Некачественные детали или заводской брак.
- Высокое обратное напряжение.
- Нарушение инструкции по эксплуатации прибора.
Диагностика выполняет с помощью специального, предназначенного для этого прибора – мультиметра.
Особенности применения
Модель 1N-4007 относится к выпрямительным приборам. Максимальное рабочее напряжение в 1кВ позволяет легко использовать ее в бытовой сети 220 вольт. Два этих фактора обуславливают ее применение. 4007 используется в составе входных диодных мостов для устройств мощностью ниже пары сотен ватт. Как правило, это дешёвые лампочки, зарядные устройства и прочая мелкая электроника.
Элементы из линейки 1N400Х зарекомендовали себя как надёжный спутник радиолюбителя. Не брезгуют ими и профессионалы. Объясняется это их ценой и распространённостью в современной технике, а также впечатляющими электрическими характеристиками.
Монтаж
Для установки элементов в корпусе D0-41 используется выводная схема монтажа, при этом допускается как горизонтальное, так и вертикальное положение детали (относительно печатной платы). Пайка должна производится «мягким» (низкотемпературным) припоем с точкой плавления менее 210-220°С, например, ПОС-61. Процесс должен занимать не более 10 секунд, чтобы не допустить перегрев элемента.
Выпрямительный диод используется как односторонний обратный клапан
При построении выпрямителя важно выбрать правильный диод для задания; в противном случае схема может стать поврежденной. Диод позволяет электрическому току течь в одном направлении — от анода до катода
Поэтому напряжение на аноде должно быть выше, чем на катоде для диода для проведения электрического тока.
Теоретически, когда напряжение на катоде больше анодного напряжения, диод не будет проводить электрический ток. На практике, однако, в этих условиях диод проводит небольшой ток. Если разность напряжений становится достаточно большой, ток на диоде будет увеличиваться, а диод будет разрушаться.
Заметим, что в даташите указана пороговая температура 260°С, но, как показывает практика, в данном случае лучше перестраховаться, чем испортить деталь и тратить время на ее выпаивание обратно.
Диоды в корпусе D0-215, как и все SMD элементы, устанавливаются по методике поверхностного монтажа, с применением для этой цели специальной паяльной пасты.
Когда напряжение на аноде выше, чем напряжение катода, диод называется «смещенным вперед», поскольку электрический ток «движется вперед». Максимальное количество тока, которое диод может последовательно проводить в прямом смещении, составляет 1 ампер.
Прямое напряжение и рассеиваемая мощность
Максимум, который может проводить диод одновременно, составляет 30 ампер. Однако; если диод требуется для проведения такого большого тока одновременно, диод выйдет из строя примерно через 3 миллисекунды. Когда максимальная допустимая постоянная величина тока протекает через диод, разность напряжений между анодом и катодом составляет 1 вольт.
Характеристика
Знание его данных сможет помочь любому мастеру грамотнее и практичнее применять диод по его прямому назначению. Таким образом, диод IN 4007 обладает оптимальными параметрами:
- Вес элемента — 0,35 грамма;
- Температура пайки устройства — 250 градусов по Цельсию;
- Допустимое обратное напряжение 1000 В;
- Вместимость диода — 15 пФ;
- Предельный долговременный прямой ток 1 А;
- Диапазон температур (рабочих) -65…+175 °С;
- Мощный элемент, который сможет выполнять работу с 220 В и с 380 В;
- Наибольшее (прямое) напряжение 1,1 В;
- Тип корпуса — DO -41.
Маркировка диода 1n4007:
- AL– изготовитель
- 1N
- 400х – 1N400х, где х – 1,2,3,4,5,6,7
- YYWW – YY – год выпуска, WW – неделя выпуска.
Вследствие всего, рассматривая эти данные, можно понять, что диоды выпускаются фактически для блоков питания. Зачастую эти детали можно повстречать в выпрямительной части схемы.
После разбора главных признаков этого диода, можно детально затронуть назначения данного элемента, чтобы юзер, ещё не знакомый с ним, сумел лучше понять, как использовать его в будущем.
Использование
Основная область распространения, в которой прилагаются указанные устройства (конструкции) — это, само собой разумеется, диодные мосты. Об этом было рассказано ещё в начале статьи. Кстати, в качестве другой сферы их использования, но уже менее востребованной, можно представить силовую электронику. В данной сфере деятельности они употребляются в качестве всевозможных аналоговых выпрямителей.
В случае введения таких диодов в обусловленное устройство, можно значительно усовершенствовать наличествующие свойства. Вдобавок диоды IN4007 прекрасно себя зарекомендовали в случае их встраивания в автоматические источники питания. По свидетельству профессионалов, представленные диоды являются в наибольшей степени предпочтительным вариантом для конструкций такого типа.
Не следует забывать, что предложенный элемент IN4007 предстает лишь одним из поверенных довольно огромного семейства устройств такого класса. Помимо этой модели, имеются и иные, наименования которых модифицируются от модели IN4001 до IN4006. Какие ещё модификации присутствуют в представленном диапазоне можно и без труда догадаться, так как во всей этой серии меняется исключительно — завершающий индекс.
По нему, между прочим, можно узнать все о самом устройстве. Оказывается, чем меньше заключительный индекс в названии диода, тем мельче полупроводниковый элемент, применяемый в конструкции. В частности, представители этого семейства конструкций, в процессе их работы продемонстрировали любопытное свойство — это менять свою ёмкость.
Этот показатель непосредственно находится в зависимости от величины возвратного напряжения, которое было приложено к устройству. Отталкиваясь из этой занятной особенности, эксперты пришли к заключению, что представленные элементы можно приспособлять в качестве временных заменителей варикапов.
Между прочим, IN4007 может быть применен и в качестве эрзаца всех предшествующих устройств (девайсов) данной серии. Так как является самым мощным из них, что можно узнать по самому последнему индексу. Поэтому, за неимением диодов этой серии, но с иным индексом, можно без проблем выйти из такой сложной, сменив их диодом IN4007, который является в наибольшей степени универсальным.
1n4007 по даташиту — прежде всего низкое падение напряжения в прямом направлении и высокая пропускная способность.
Можно вспомнить и об аналогах, которые имеются на рынке и готовы заменить данный элемент в случае необходимости. Если юзеру далеки все заграничные конструкции и сердцем он с отечественным производителем, то у него есть основание для радости, поскольку имеется российский аналог диоду выпрямительному IN4007, который всецело отвечает ему, по всем данным — модель КД258Д. Кстати, зарубежному она ничем не уступает, поэтому в случае покупки, юзер не рискует потерять в производительности:
- Diotec Semiconductor — модели IN3549, IN2070 и 10D4;
- Thomson — BYW27-1000, BY156;
- Philips — BYW43;
- Motorola — HEPR0056RT.
Здесь необходимо выделить и тот факт, что здесь далеко не все распространенные аналоги разбираемого устройства, но они уж определенно являются самыми известными.
Технические характеристики
Технические параметры 1n4007 позволяют говорить о нём как о специализированном выпрямительном диоде, разработанном для сетей высокого переменного напряжения с рабочей частотой до 60 Гц. Предельно допустимые эксплуатационные значения у устройства приводятся в даташит с учётом этой особенности.
Предельные параметры
Рассмотрим основные предельно допустимые характеристики для 1n4007:
- пиковое обратное импульсное напряжение (VRRM) — до 1000 В;
- максимальный прямой выпрямленный ток (IO) — до 1 А;
- диапазон рабочих температур (TJ) от — 65 до + 175ОС.
Стоит учесть, что ток в цепи ёмкостной нагрузки должен быть на 20% ниже, чем для индуктивной и резистивной. Это одно из свойств рассматриваемого устройства, задающее режим его работы.
Электрические параметры
Диод 1n4007 характеризуется высокой перегрузочной способностью и низким падением напряжение на переходе (VF) — до 1,1 В (при IO до 1А). Так, максимальный мгновенный импульсный ток (IFSM), при длительности 8.3 сек., может достигать 30 А.
Типовая электрическая ёмкость перехода (CT) не превышает 15 пФ. Её значение определяется при частоте 1 МГц и постоянном напряжении 4 В. В теории такая скорость работы для выпрямительных диодов неприемлема, поэтому их использование в высокочастотных цепях не регламентировано.
Ток утечки не превышает 5 мкА. Но с ростом окружающей температуры (ТА), особенно при более +75 ОС, он может увеличивается до 50 мкА. Вместе с этим ухудшаются и все заявленные производителями показатели. Поэтому, для достижения эффективной работы необходимо соблюдать стандартный 30% запас по параметрам. Также желательно организовывать охлаждение, например с помощью специального токонепроводящего термокомпаунда.
Как проверить 1N4007?
С проверкой данного полупроводникового компонента проблем не возникнет, он тестируется так же, как и обычные диоды. Для этого процесса нам понадобится только мультиметр или омметр.
Расскажем пошаговый алгоритм тестирования:
- включаем прибор и переводим его в режим «Прозвонка» так, как продемонстрировано на рисунке. Если у вас другая модель мультиметра, обратитесь к руководству пользователя, оно прилагается к каждому измерительному прибору. Режим для проверки диодов отмечен синим квадратом
- Подключаем щупы к проверяемой детали, причем красный к аноду, а черный к катоду. При такой полярности через диод 1N4007 будет проходить ток, что отобразится на дисплее прибора. Если он показывает бесконечно большое сопротивление, значит, можно с уверенностью констатировать внутренний обрыв, и на этом заканчивать тестирование.
- Меняем полярность подключения и смотрим на показания мультиметра. При смене направления (полярности) диод не пропускает через себя напряжение, следовательно, сопротивление будет бесконечно большим. Другие показания говорят о пробое перехода.
Этих действий вполне достаточно для определения работоспособности полупроводниковых диодов этой серии.
Выбрать подходящий полупроводник для того или иного механизма порой бывает весьма затруднительно. Чтобы лучше ориентироваться в названиях диодов и легче их запоминать, необходимо знать, что любое название является составным и включает в себя 4 части.
Первая часть — число, либо литера, обозначающая использованный при изготовлении материал:
1 (Г) — соединения с включениями германия.
2 (К) — соединения с включениями кремния.
3 (А) — арсенид галлия, а также другие соединения с включениями галлия.
Вторая часть — указание на подклассовую принадлежность прибора:
А — сверхвысокочастотные диоды;
И — диоды туннельные и обращённые.
Третья часть — число, демонстрирующее назначение и качества конструкции.
Четвёртая часть — номер приведённой модели.
Далее будут представлены на рассмотрения по 2 диода средней и малой мощности.
Альтернатива 1N4007
Бывает такое, что под руками нет конкретного диода для его замены в случае поломки, именно тогда на помощь могут прийти аналоги, которые имеются как от отечественных, так и зарубежных производителей. Ниже вы сможете узнать, чем заменить 1n4007.
Отечественные аналоги
Одним из наиболее привлекательных вариантов замены подобного диода будут модели из серии КД 258Д, имеющие невероятные характеристики, а некоторые точно такие же показатели. А некоторые из параметров превосходят те, что имеются у диода модели 1N4007.
Иногда в качестве замены используются другие диоды, имеющие частично меньшие параметры: Д226, КД208-209, КД243 и КД105. Перед их установкой следует узнать совместим ли данный вариант диодов для вашего устройства, а также сравнить основные характеристики.
Зарубежные аналоги
Если смотреть на модели зарубежных, то тут также имеются полноценные варианты замены. Для наиболее корректного примера представляем вам несколько вариантов аналогичных модели 1N4007.
- Диод HEPR0056RT, который выпущен компанией Моторола.
- среди лучших компаний считается Томпсон, у которых имеются два легкозаменяемых образца диодов марок: BYW27-1000, а также BY156.
- Компания Филипс предлагает BYW43.
- Три невероятно аналогичных компонента (10D4, 1N2070, 1N3549), разработанные компанией Диотек.
Именно такие аналоги из зарубежья вы сможете использовать для адекватной замены подобного варианта диодов.
Технические характеристики
Как вы понимаете, 1N4007 — один из самых популярных диодов, которые используются в наше время. Он используется во множествах зарядок для современных телефонных устройств, даже в тех, которые стоя порядка доллара и не имеют стабилизаторов или фильтров для уменьшения помех. Без 1N4007 — устройства не смогут обойтись.
В одном адаптере их ровно четыре штуки, на которых и собран с помощью 1n4007 диодный мост, который, собственно, и преобразовывает переменный ток в постоянный, переводя ток через себя только в одном направлении, полностью отсекая одну из имеющихся полярностей всего напряжения.
Размеры диодов
При этом в дешевых аналогичных зарядках некоторые производители экономят эти диоды, используя 1 вместо 4, заменяя их однополупериодным выпрямлением. При этом настоятельно рекомендуется использовать первый вариант, при общем напряжении более 1 Ватта. (А как узнать сколько Ватт ? Используй ваттметр.)
Нормальные диоды не способны противодействовать обратной лавины тока, так как они сделаны специально для выдерживания потока энергии, протекающий по этому элементу. Вывод катода обозначается на корпусной части специальным кольцом.
Ниже вы сможете ознакомиться с электрические и тепловые характеристики 1n4007.
Электрические характеристики
В электрические характеристики входит такие параметры, как прямое напряжение, а также сила обратного тока, общая емкость, максимальный обратный ток с определённой нагрузкой, а также среднее значение выпрямительного тока и пиковое повторяющее обратное напряжение.
- Прямое напряжение (VF) при 1,0А — 1.1 V.
- Обратный ток при 25°C — 5 μА.
- Общая емкость на частоте 1,0 МГц — 15 пФ.
- Максимальный обратный ток полной нагрузки при 75 °C — 30 μА.
- Средний выпрямленный прямой ток (ЕСЛИ (AV)) — 1А.
- Пиковое повторяющееся обратное напряжение 1n4007 1а 1000в.
У диода имеется высокая перегрузочная способность, а также низким уровнем падения напряжения, которая может иметь пиковое значение до 1,1 В. Наиболее максимальный импульсный поток имеет длительность равной 8,2 секунд, достигая напряжения в 30А.
Как уже указано выше типовая электрическая ёмкость перехода не должно превышать порядка 15 пФ. Это все учитывается при использовании частоты в размере 1МГц, а также постоянное напряжение равно 4В. Если говорить в теории, то скорость диода недопустима, таким образом они не имеют спрос для высокочастотных целей, так как это не регламентировано.
Ток утечки не будет превышать 5 мкА, но, если будет замечен прогрессивный рост температуры окружающей среды повышается и этот показатель. Например, при температуре более 75 градусов, вы сможете быть уверены в том, что оно увеличиться до 50 мкА. Поле этого происходит ухудшение производственных показателей, именно поэтому для эффективного использования вы должны применять стандартные 30% запаса от параметров. Кроме этого, следует правильно организовать охлаждение, которое производится за счет токонепроводящего термокомпаунда.
Тепловые характеристики 1N4007
В тепловые характеристики входят рассеивающая мощность, а также удельное сопротивление как основные. Обе вышеуказанные характеристики имеют следующие значения, указанные ниже.
- Тепловое сопротивление — 50 °C/Вт.
- Рассеиваемая мощность — 3 Вт.
Замена
Несмотря на распространенность данной модели, может возникнуть ситуация, при которой нужного диода не окажется в домашнем запаснике. В таком случае следует прибегнуть к поиску альтернативы. С этим не будет проблем, поскольку есть компоненты, полностью совместимые или близкие по характеристикам.
Отечественные аналоги 1n4007
Идеальный вариант для замены – КД 258Д, его характеристики практически идентичны импортной модели, а по некоторым параметрам он даже превосходит ее.
Если разлагающийся конденсатор прорывается, это может, по моему опыту, также привести к разрушению диодов в виде короткого замыкания, что может привести к дальнейшему разрушению. Впоследствии четыре развязывающих конденсатора были установлены параллельно диодам. Конечно, неплохой зрелище, но все же в безопасности. При следующем удалении шасси провода конденсаторов укорачиваются и переустанавливаются.
Вся процедура проходила с открытого дна. Шасси не нужно было удалять. Радио вверх дном на верстаке. Измерение последовательного резистора: значение последовательного резистора зависит от устройства. Без предшественника положительный полюс выпрямителя имел напряжение 290 вольт. Вы должны поэкспериментировать с определением чего-то. Для безопасности каждый из резисторов может выдерживать максимальную потерю мощности 8 Вт. Кстати, анодное напряжение при включении питания возрастает до напряжения без нагрузки 342 вольт, потому что холодные трубки все еще не могут тянуть ток анода.
Не смотря на очевидные преимущества отечественного аналога, у него есть существенный недостаток – высокая стоимость (по сравнению с 1N4007). Оригинал стоит порядка $0.05, в то время, как наша деталь порядка $1. Согласитесь, разница существенная.
Это напряжение должно быть поглощено просеиванием и сглаживанием электролитических конденсаторов. Выборочный выпрямитель в металлической кружке. Также есть много интересной справочной информации для чтения. Часто требуется снижение скорости в определенных точках.
Расскажем пошаговый алгоритм тестирования
При спуске локомотивы должны быть снабжены меньшим напряжением, чем при движении в гору. Медленный останов перед медленным вождением сигнала. . При высоком сопротивлении нагрузки в источнике тягового тока скорость снижается. С сопротивлением в линии электропитания скорость может быть легко уменьшена. Падение напряжения на резисторе больше не доступно для локомотива, так что он замедляется. Однако следует отметить, что снижение напряжения зависит от потребляемой мощности локомотива.
В некоторых случаях можно использовать диоды Д226, КД208-209, КД243 и КД105, но предварительно потребуется проанализировать их характеристики на предмет совместимости с режимом работы в том или ином устройстве.
Зарубежные аналоги
Среди импортных деталей более широкий выбор для полноценной замены, в качестве примера можно привести следующие модели:
Маркировка диода in4007
В качестве резисторов должны использоваться резисторы с высокой нагрузкой. Типичные значения находятся в диапазоне от 5 до 10 Ом и грузоподъемности 10 Вт. С помощью поворотного переключателя можно уменьшить изменение напряжения. В положении 6 не происходит снижения. Проблему токовой зависимости снижения напряжения можно избежать с помощью диодов. На каждом диоде около 0, 7 вольт отбрасываются в прямом направлении. Таким образом, падение напряжения может быть установлено достаточно точно по количеству последовательно соединенных диодов.
- HEPR0056RT, выпускается компанией Моторола;
- среди продукции Томпсон есть два полных аналога: BYW27-1000 и BY156;
- у Филипса это BYW43;
- и три компонента (10D4, 1N2070, 1N3549) от компании Diotec Semiconductor.
Описание и применение 1N-4007
Внешне 1N-4007 представляет собой небольшой цилиндр чёрного цвета. Он состоит из полимерной смолы, применяемой при изготовлении большинства подобных элементов. Внутри скрыт кристалл полупроводника. Его основа – монокристаллический кремний, получаемый из песка путём крайне наукоёмких технических процессов.
По бокам диода имеются два электрических вывода. Их задача – проводить ток от кристалла к плате, в которую впаяна эта деталь. Выводы изготавливаются из меди и покрываются тонким слоем припоя, т.е. лудятся.
Дополнительная информация. Диоды предназначены для пропускания электрического тока в одном направлении, т.е. от анода (+) к катоду (-). Их гидравлический аналог – клапан. Такое свойство заложено в эту деталь на уровне кристаллической решётки кремния, из которого её производят. Также диоды бывают на основе германия, но на данный момент их практически не применяют.
Цоколевка 1N-4007
Что такое диод — принцип работы и устройство
Она же – распиновка. Указывает на расположение выводов. У любого диода их два. Они именуются анодом и катодом. Грубо говоря, их можно назвать соответственно плюсом и минусом. На корпусе данного электронного компонента имеется полоса-кольцо. Располагается она со стороны катодного вывода.
На плате встречаются два типа обозначения диода. Они также содержат в себе полосы. Их задача состоит в том, чтобы показать, как правильно установить элемент. Соответствия между полосами на реальной детали и на плате легко запомнить по картинке, приведённой ниже.
Полоска на диоде