Идентификация стабилитронов оказывается затруднительной, поскольку для этого необходим источник напряжения, превышающий напряжение стабилизации. Большинство стабилитронов, применяемых радиолюбителями, имеют напряжение стабилизации 3...15 В, поэтому подойдет источник с напряжением 15...20В. Сделать такой источник компактным и легким можно, применив один гальванический элемент с повышающим преобразователем напряжения.
Предлагаемое устройство поможет выявить из диодной группы такие элементы, как стабилитроны и определить их основной параметр - напряжение стабилизации. Его схема показана на рис. 1, и конструктивно оно выполнено в виде приставки к цифровому мультиметру. В устройстве применен модуль преобразователя напряжения от калькулятора "Электроника МК-24". Он представляет собой законченную конструкцию в корпусе размерами ЗОх13*8 мм и залит эпоксидной смолой. У него три вывода, имеющих обозначения "+", "-" и "VBbo", на корпусе имеется маркировка КФ-29. При подключении к выводам питания гальванического элемента типоразмера АА (1,5 В) на выводе "V^" присутствует постоянное напряжение около 15 В. Работоспособность модуля сохраняется при уменьшении питающего напряжения до 0,8 В. Резистор R1 совместно с испытуемым стабилитроном, который подключают к контактным площадкам Х1 и Х2, образуют параметрический стабилизатор напряжения.
Цифровой мультиметр М-830. М-838 или аналогичный устанавливают в режим измерения постоянного напряжения на пределе 20 В и подключают с соблюдением полярности к гнездам XS1 и XS2. При отсутствии подключаемого элемента мультиметр должен показать выходное напряжение преобразователя. Выводы тестируемого элемента соединяют с контактными площадками Х1 и Х2, если это стабилитрон и он соединен анодом с минусом, а катодом с плюсом, то мультиметр покажет напряжение стабилизации данного стабилитрона. При обратном подключении его выводов показания будут не более 0,7 В.
Если показания при подключении элемента в одной полярности не изменяются, а в другой не превышают 0,7 В - это диод или стабилитрон с более высоким, чем 20 В, напряжением стабилизации. Для симметричного стабилитрона в обоих случаях показания будут одинаковыми и меньше выходного напряжения преобразователя. Если показания муль-тиметра близки к нулю в обоих направлениях подключения, испытуемый элемент (диод или стабилитрон) пробит. При максимальных показаниях в обоих вариантах подключения тестируемого элемента - обрыв.
Устройство собирают на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. Одна сторона является лицевой панелью на которой сделаны контактные площадки Х1 и Х2. На второй стороне монтируют детали методом поверхностного монтажа без сверления отверстий. Их выводы укорачивают и припаивают непосредственно к печатным проводникам. Через отверстия в плате контакты Х1 и Х2 соединяют с контактными площадками второй стороны.
Контактные пластины для установки гальванического элемента изготовляют также из двусторонне фольгированного стеклотекстолита, зачищают, залуживают и припаивают к печатным проводникам платы. К минусовой пластине, для улучшения контакта с элементом питания, припаивают пружинящий лепесток. Преобразователь напряжения КФ-29 приклеивают к плате, а его выводы припаивают к соответствующим контактным площадкам. Гнезда XS1 и XS2 подбирают по диаметру щупов мультиметра и закрепляют на плате гайками. Гнезда можно использовать любые из имеющихся в наличии, изменив способ их крепления Выключатель питания SA1 - любой малогабаритный движковый.
При отсутствии модуля КФ-29 преобразователь можно собрать по схеме, приведенной на рис. 3. На транзисторе VT1 и трансформаторе Т1 собран бло-кинг-генератор. Импульсы напряжения с коллектора транзистора VT1 выпрямляются диодом VD1, сглаживаются конденсатором СЗ. Постоянное напряжение через резистор R1 поступает на гнезда XS1 и XS2. Элементы этого преобразователя монтируют на аналогичной плате, причем лицевая панель не меняется а печатные проводники и монтаж на второй стороне выполняют в соответствии с рис. 4.
В устройстве применены резисторы МЛТ, С2-33, оксидные конденсаторы С1 и СЗ - импортные, С2 - К10-17. Для изготовления трансформатора Т1 используют ферритовое кольцо типоразмера К10*6хЗ мм магнитной проницаемостью 1000. 2000, грани которого предварительно притупляют с помощью надфиля и обматывают тонкой виниловой лентой. Первичная обмотка содержит 20 витков, а вторичная - 10 витков провода ПЭВ-2 0,31 Диод 1N5817 заменим на 1N5818, 1N5819. Транзистор - КТ3102 с любым буквенным индексом Выключатель SA1 - любой малогабаритный движковый.
После монтажа устанавливают гальванический элемент и включают SA1. Если собранный преобразователь не начинал работать, необходимо поменять местами выводы одной из обмоток трансформатора Т1. Внешний вид приставки показан на рис. 5. Ее можно использовать и со стрелочным мультиметром.
Чтобы определить исправность диода можно воспользоваться приведённой далее методикой его проверки цифровым мультиметром.
Но для начала вспомним, что представляет собой полупроводниковый диод.
Полупроводниковый диод – это электронный прибор, который обладает свойством однонаправленной проводимости.
У диода имеется два вывода. Один называется катодом, он является отрицательным. Другой вывод – анод. Он является положительным.
На физическом уровне диод представляет собой один p-n переход.
Напомню, что у полупроводниковых приборов p-n переходов может быть несколько. Например, у динистора их три! А полупроводниковый диод, по сути является самым простым электронным прибором на основе всего лишь одного p-n перехода.
Запомним, что рабочие свойства диода проявляются только при прямом включении. Что значит прямое включение? А это означает, что к выводу анода приложено положительное напряжение (+ ), а к катоду – отрицательное, т.е. (- ). В таком случае диод открывается и через его p-n переход начинает течь ток .
При обратном включении, когда к аноду приложено отрицательное напряжение (- ), а к катоду положительное (+ ), то диод закрыт и не пропускает ток .
Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на обратно включённом диоде не достигнет критического, после которого происходит повреждение полупроводникового кристалла. В этом и заключается основное свойство диода – односторонняя проводимость.
У подавляющего большинства современных цифровых мультиметров (тестеров) в функционале присутствует возможность проверки диода. Эту функцию также можно использовать для проверки биполярных транзисторов . Обозначается она в виде условного обозначения диода рядом с разметкой переключателя режимов мультиметра.
Небольшое примечание! Стоит понимать, что при проверке диодов в прямом включении на дисплее показывается не сопротивление перехода, как многие думают, а его пороговое напряжение ! Его ещё называют падением напряжения на p-n переходе . Это напряжение, при превышении которого p-n переход полностью открывается и начинает пропускать ток. Если проводить аналогию, то это величина усилия, направленного на то, чтобы открыть "дверь" для электронов. Это напряжение лежит в пределах 100 – 1000 милливольт (mV). Его то и показывает дисплей прибора.
В обратном включении, когда к аноду подключен минусовой (- ) вывод тестера, а к катоду плюсовой (+ ), то на дисплее не должно показываться никаких значений. Это свидетельствует о том, что переход исправен и в обратном направлении ток не пропускает.
В документации (даташитах) на импортные диоды пороговое напряжение именуется как Forward Voltage Drop (сокращённо V f ), что дословно переводится как "падение напряжения в прямом включении ".
Само по себе падение напряжения на p-n переходе нежелательно. Если помножить протекающий через диод ток (прямой ток) на величину падения напряжения, то мы получим ни что иное, как мощность рассеивания – ту мощность, которая бесполезно расходуется на нагрев элемента.
Узнать подробнее о параметрах диода можно .
Проверка диода.
Чтобы было более наглядно, проведём проверку выпрямительного диода 1N5819. Это диод Шоттки . В этом мы скоро убедимся.
Обращаю внимание на то, что во время измерения нельзя держать выводы проверяемого элемента и металлические щупы двумя руками. Это грубая ошибка. В таком случае мы измеряем не только параметры диода, но и сопротивление своего тела. Это может существенно повлиять на результат проверки.
Держать щупы и выводы элемента можно только одной рукой! В таком случае в измерительную цепь включен только сам измерительный прибор и проверяемый элемент. Данная рекомендация справедлива и при измерении сопротивления резисторов, а также при проверке конденсаторов . Не забывайте об этом важном правиле!
Итак, проверим диод в прямом включении. При этом плюсовой щуп (красный ) мультиметра подключаем к аноду диода. Минусовой щуп (чёрный ) подключаем к катоду. На фотографии, показанной ранее, видно, что на цилиндрическом корпусе диода нанесено белое кольцо с одного края. Именно с этой стороны у него вывод катода. Таким образом маркируется вывод катода у большинства диодов импортного производства.
Как видим, на дисплее цифрового мультиметра показалось значение порогового напряжения для 1N5819. Так как это диод Шоттки, то его значение невелико – всего 207 милливольт (mV).
Теперь проверим диод в обратном включении. Напоминаем, что в обратном включении диод ток не пропускает. Забегая вперёд, отметим, что и в обратном включении через p-n переход всё-таки протекает небольшой ток. Это так называемый обратный ток (I обр ). Но он настолько мал, что его обычно не учитывают.
Поменяем подключение диода к измерительным щупам мультиметра. Красный щуп подключаем к катоду, а чёрный к аноду.
На дисплее покажется "1 " в старшем разряде дисплея. Это свидетельствует о том, что диод не пропускает ток и его сопротивление велико. Таким образом, мы проверили диод 1N5819 и он оказался полностью исправным.
Многие задаются вопросом: "Можно ли проверить диод не выпаивая его из платы?" Да, можно. Но в таком случае необходимо выпаять из платы хотя бы один его вывод. Это нужно сделать для того, чтобы исключить влияние других деталей, которые соединены с проверяемым диодом.
Если этого не сделать, то измерительный ток потечёт через все, в том числе, и через связанные с ним элементы. В результате тестирования показания мультиметра будут неверными!
В некоторых случаях данным правилом можно пренебречь, например, когда чётко видно, что на печатной плате нет таких деталей, которые могут повлиять на результат проверки.
Неисправности диода.
У диода есть две основные неисправности. Это пробой перехода и его обрыв .
Пробой . При пробое диод превращается в обычный проводник и свободно пропускает ток хоть в прямом направлении, хоть в обратном. При этом, как правило, пищит буззер мультиметра, а на дисплее показывается величина сопротивления перехода. Это сопротивление очень мало и составляет несколько ом, а то и вообще равно нулю.
Обрыв . При обрыве диод не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном включении. В любом случае на дисплее прибора – "1 ". При таком дефекте диод представляет собой изолятор. "Диагноз" - обрыв можно случайно поставить и исправному диоду. Особенно легко это сделать, когда щупы тестера порядком изношены и повреждены. Следите за исправностью измерительных щупов, провода у них ох какие "жиденькие" и при частом использовании легко рвутся.
А теперь пару слов о том, как по значению порогового напряжения (падению напряжения на переходе - Forward Voltage Drop (V f )) можно ориентировочно судить о типе диода и материале из которого он изготовлен.
Вот небольшая подборка, составленная из конкретных диодов и соответствующих им величин V f , которые были получены при их тестировании мультиметром. Все диоды были предварительно проверены на исправность.
Внешне стабилитрон похож на диод, выпускается в стеклянном и металлическом корпусе. Его главное свойство заключается в сохранении постоянного напряжения на своих выводах при достижении определенного потенциала. Это наблюдается у него при достижении напряжения туннельного пробоя.
Обычные диоды при таких значениях быстро доходят до теплового пробоя и перегорают. Стабилитроны, их еще называют диодами Зенера, в режиме туннельного или лавинного пробоя могут находиться постоянно, без вреда для себя, не доходя до теплового пробоя. Прибор изготавливается из монокристаллического кремния, в электронной аппаратуре выступает как стабилизатор или опорное напряжение. Высоковольтные защищают от перенапряжений, интегральные стабилитроны со скрытой структурой используются в качестве эталонного напряжения в аналого-цифровых преобразователях.
Проверка тестером
Так как стабилитрон и диод имеют почти одинаковые вольтамперные характеристики за исключением участка пробоя, то мультиметром стабилитрон проверяется, как и диод.
Проверка осуществляется любым мультиметром в режиме прозвона диода или определения сопротивления. Выполняются такие действия:
- переключателем устанавливают диапазон измерения Омов;
- к выводам радиодетали подсоединяются измерительные щупы;
- мультиметр должен показать единицы или доли Ом, если его внутренний источник питания подключится плюсом к аноду;
- поменяв щупы местами, меняем полярность напряжения на выводах полупроводника и получаем сопротивление близкое к бесконечности, если он исправен.
Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение. При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод.
Частные случаи
Иногда, мультиметр при проверке исправного полупроводника в режиме измерения сопротивления при обратной полярности показывает значение сильно отличающееся от ожидаемого. Вместо сотен килоом – сотни ом. Создается впечатление, что он пробит, и прозванивается в обе стороны.
Это возможно в случае использования в мультиметре внутреннего источника питания, превышающего напряжение стабилизации стабилитрона.
Полупроводник уменьшает свое внутреннее сопротивление до тех пор, пока не достигнет напряжения стабилизации. Поэтому при измерениях необходимо это учитывать.
Иногда, при прозвонке мультиметр показывает большое сопротивление при прямом и обратном потенциале. Скорее всего, это двуханодный стабилитрон, поэтому для него полярность значения не имеет. Для проверки исправности потребуется приложить напряжение чуть больше стабилизирующего, при этом менять полярность. Измеряя токи, проходящие через него и сравнивая вольтамперные характеристики прибора можно выяснить состояние устройства.
Проверка диода Зенера на печатной плате затруднена влиянием других элементов. Для надежного контроля работоспособности необходимо выпаять один вывод, производить измерения вышеописанным способом.
Тестер для стабилитронов
Проверка стабилитронов мультиметром не дает 100% гарантии их исправности. Это связано с тем, что он не может проверить его основные параметры. Поэтому многие радиолюбители изготавливают тестер стабилитронов своими руками.
Схема самого простого варианта состоит из набора аккумуляторов, постоянного резистора номиналом 200 Ом, переменного сопротивления на 2 кОм и мультиметра. Аккумуляторы соединяются последовательно для получения потенциала необходимого для измерения параметров стабилитронов. Напряжения стабилизации в основном лежат в пределах 1,8-16 В. Поэтому собирается батарея на 18 В. Затем к ее выводам параллельно подсоединяем последовательную цепочку из переменного резистора на 2 кОм мощностью 5 Вт и постоянного на 200 Ом. Второй будет играть роль ограничивающего сопротивления. Выводы переменного резистора присоединяются к трехконтактной клеммной колодке. К первому контакту присоединяется вывод, подключенный к плюсу батареи, ко второму другой крайний вывод, а к третьему средний подвижный контакт резистора.
В других вариантах тестеров можно применять импульсные источники питания с регулируемым напряжением выходного каскада, но суть не меняется, измерителем остается мультиметр.
Определение характеристик
Для проверки исправности стабилитрона и соответствия паспортным данным необходимо проверить его работу на разных напряжениях. Сначала надо прозвонить в режиме измерения сопротивления. Убедившись в отсутствии пробоя, на первом и третьем контакте колодки выставляется разность потенциалов 0,1 вольта. Это достигается регулировкой резистора. Проверка происходит в режиме измерения постоянного напряжения . Анод проверяемого стабилитрона подсоединяется к третьему контакту колодки, а катод подключается к первому. Щупы тестера подсоединяются к ним же.
Регулировкой переменного резистора увеличиваем обратное напряжение на полупроводнике до тех пор, пока оно не перестанет изменяться. Если это произошло, значит, стабилитрон достиг напряжения стабилизации и работает нормально. Иногда требуется определить его вольтамперную характеристику. Тогда к предыдущей схеме добавляется тестер, работающий в режиме амперметра, соединенный последовательно со стабилитроном. При изменении вольтажа с определенным шагом, снимаются значения напряжения и тока, строится график, получается вольтамперная характеристика.
Понадобилось собрать входные стабилизирующие цепи по питанию для устройства на основе микроконтроллера PIC16F628 стабильно работающего при напряжении от 5 вольт. Это не сложно. Взял интегральную микросхему PJ7805 и на её основе в соответствии со схемой из даташита сделал. Подал напряжение и на выходе получил 4,9 вольта. Всего скорей, что этого вполне достаточно, но упрямство, замешанное на педантичности, взяло верх.
Достал коробушку с интегральными стабилизаторами и вознамерился перемерить все соответствующего достоинства. А чтобы вдруг не ошибиться даже соответствующую схемку выложил перед собой. Однако энтузиазм закончился уже на первом же компоненте. Этот «ёжик без ручек, без ножек» из соединительных проводов с крокодилами желал жить своей жизнью и воли радиолюбителя подчинялся с большим трудом. Да к тому же проверяемый стабилизатор на выходе показал 4,86 вольта, чем поверг мой оптимизм в уныние.
Нет тут нужно что-то более существенное, например какой-то пусть и простой но, тем не менее, пробник что ли. Забил в поисковик яндекса и получил то, что видите на фото «Комплекс контроля интегральных стабилизаторов напряжения». Ну, это не для средних радиолюбительских умов. Стало ясно, что велосипед придётся изобретать.
Составленная схема явно уступает верхней картинке, ну тут уж ничего не поделаешь, что можем. Конденсатор С1 устраняет генерацию при скачкообразном включении входного напряжения, С2 служит для защиты от переходных помеховых импульсов. Их ёмкость решил взять 100 мкФ. Вольтаж в соответствии с напряжением проверяемого стабилизатора. Ставить конденсаторы как можно ближе к корпусу интегрального стабилизатора. Диод VD1 1N4148 не позволит конденсатору на выходе стабилизатора разрядится через него после выключения (это чревато выходом стабилизатора из строя). U Вх. интегрального стабилизатора должно быть выше U Вых. минимум на 2,5 вольта. Нагрузку подбирать так же в соответствии с возможностями тестируемого стабилизатора.
На роль корпуса был выбран самодельный вариант оборудованный контактными штырями для соединения с мультиметром (минус в гнездо «сom», плюс в «V»). В качестве соединительного элемента выводов проверяемого компонента со схемой можно приспособить вот такой тройной штыревой контакт. В мою задачу входит проверка трёхвыводных интегральных стабилизаторов рассчитанных на напряжение не более 12 вольт поэтому в схему поставлю два конденсатора 100 мкф х 16 В. Диод согласно схемы.
В просверленные точно в соответствии с диаметром штыревых контактов отверстия их и вставляем, с внутренней стороны надеваем на каждый штырь по соответствующей (махонькой) металлической шайбочке, смочив активным флюсом и плотно прижав припаиваем каждую шайбу к соответствующему штырю не допуская соединения пар штырь - шайба между собой. Для этого шайбы нужно подточить, центральную с обеих сторон, крайние с одной. Отверстия по месту установки нужно
именно просверлить, если проколоть шилом образуется внутренняя неровность краёв отверстия и ровно + плотно установить шайбу не выйдет. Штыри, для прочности, также обязательно должны находится на общем твёрдом основании из диэлектрика.
Контактные площадки образованные местом пайки штырей и шайб становятся местом установки компонентов схемы. Получается компактно, также выполняется рекомендация минимального расстояния конденсаторов от выводов проверяемого интегрального стабилизатора. С соединительными проводами всё просто, главное взять их соответствующего цвета (для «+» красный, для «-» чёрный) и никакой путаницы не будет.
Подумав, установил кнопку включения нажимного действия, поставлена в разрыв плюсового (красного) провода на входе питания. Всё таки это удобство из разряда необходимых. Тройной штыревой контакт понадобилось «доработать» - немного согнуть, тут так, либо один раз подогнать контакты под выводы компонентов, либо перед каждым соединением ножки стабилизаторов гнуть под контакты.
Пробник - приставка к мультиметру готов. Вставляю в соответствующие гнёзда мультиметра штыри пробника, предел измерения выставляю 20 вольт постоянного напряжения, провода подвода электрического тока подсоединяю к лабораторному блоку питания в соответствии с их расплюсовкой, устанавливаю для проверки стабилизатор (попался на 10 вольт), выставляю соответственно на БП напряжение 15 вольт и нажимаю кнопку включения на пробнике. Устройство сработало, на дисплее 9,91 В. Далее в течении минуты разобрался со всеми трёхвыводными стабилизаторами на напряжение до 12 вольт включительно. Несколько, из числа бережно хранимых, оказались негодными.
Итого
Давно понятно, что вот такие простенькие пробники - приставки в радиолюбительском деле так же необходимы, как и весьма серьёзные измерительные приборы, но вот делать их (возиться с их изготовлением) попросту лень, а напрасно, и понимание этого приходит каждый раз когда это простенькое устройство всё же было собрано и оказало неоценимую помощь в творческих начинаниях. Автор - Babay iz Barnaula .
Обсудить статью КАК ПРОВЕРИТЬ МИКРОСХЕМУ СТАБИЛИЗАТОР
Здравствуйте уважаемые радиолюбители, сегодня рассмотрим необходимый урок по проверки, полупроводникового прибора, стабилитрона. Его наличие в ряде схем, просто необходимо, неисправный элемент препятствует нормальному функционированию электронного устройства, а иногда его включению. Будем с этим бороться, внимательно читаем страницу, как проверить стабилитрон мультиметром .
Зачем нужен стабилитрон
Он несколько схож с диодом, визуально, в стеклянном и металлическом исполнении, и относится он к полупроводниковым приборам. Выводы данного устройства, называются аналогично, анод и катод, хотя его задача несколько иная.
Немного вспомним про назначение стабилитрона, он стабилизирует напряжение в электронных схемах. Диод Зенера, это его изначальное название, работает в режиме пробоя. Подписывается на принципиальной схеме как VD, включение производится катодом к плюсу.
Проверка стабилитрона мультиметром
Проверка мультиметром стабилитрона, абсолютно идентична проверки диода. В рабочем состоянии он не должен пропускать ток в обе стороны, так же, не должно быть короткого замыкания при его проверке.
Устанавливаем на приборе режим измерения сопротивления или проверки диодов, прикладываем плюсовой щуп на катод, который с полоской, должно показывать бесконечное сопротивление. Поменяли щупы местами, на дисплее отображается некоторое сопротивление (падение напряжения).
Проверяем мультиметром стабилитрон 1N49471А
Напомню, этот стабилитрон на номинальное напряжение 24 вольта, подавая на его напряжение от 22,8 до 25,2 вольт, он всё равно выдаст 24. Производим действия, описанные выше. При прямом включении стабилитрона, это когда плюс к аноду, присутствует некоторое сопротивление. Меняем щупы, нет показание, сопротивление огромное, стабилитрон, скорее всего рабочий.
Дать сто процентную гарантию невозможно при данном способе проверки. Как его проверить наверняка и узнать какое у него напряжение стабилизации, если номинал не указан? Я рассказу в следующем уроке.
