Стабилитрон и бюджет тока
Диод, удерживающий напряжение
Стабилитрон — диод для работы в обратном пробое, где напряжение сравнительно мало меняется в заданном диапазоне тока. В параллельном стабилизаторе он подключён поперёк нагрузки; последовательный резистор ограничивает ток, который делится между нагрузкой и диодом.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТОЛ
Меняй настройки схемы, предсказывай показания и проверяй решение задания. Это учебные модели; допущения объяснены в каждом уроке.
Войди, чтобы сохранять прогресс. Прогресс гостя хранится на этом устройстве.
Почему это работает
Идеальное ограничение 5.1 V действует лишь при достаточном токе. Нет плавного колена характеристики, допуска, нагрева и поломки; настоящие детали имеют минимальный рабочий ток и предел мощности.
Vs — питание, R — последовательный резистор, RL — нагрузка. При стабилизации Is = (Vs − 5.1)/R, IL = 5.1/RL, Iz = Is − IL. Is — ток питания, IL — нагрузки, Iz — стабилитрона; мощность резистора = Is²R. Если тока не хватает, выход падает ниже 5.1 V.
Сложность
Собери · Собери
Включи 9 V, последовательный резистор 330 Ω и нагрузку 1 kΩ. Получи 5.1 V и положительный ток стабилитрона.
Нужна подсказка?
Vs = 9 V; R = 330 Ω; RL = 1 kΩ → 5.1 V; 6.718 mA
Исследуй · Измени одну величину
При питании 6 V и нагрузке 1 kΩ удержи 5.1 V с током стабилитрона 2–10 mA.
Нужна подсказка?
Vs = 6 V; R = 100 Ω; RL = 1 kΩ → 5.1 V; 3.9 mA
Реши сам · Реши задачу
При питании 12 V и нагрузке 500 Ω удержи 5.1 V с током стабилитрона 5–15 mA и мощностью резистора не выше 0.2 W.
Нужна подсказка?
Vs = 12 V; R = 330 Ω; RL = 500 Ω → 10.709 mA; 0.144 W
Дополнительные материалы и карточки схем
Диод, удерживающий напряжение
Полезная закономерность
При неизменных питании и последовательном резисторе дополнительный ток нагрузки сначала забирает ток, ранее протекавший через стабилитрон.
За пределами модели
Даже без полезной нагрузки параллельный стабилизатор может потреблять ток: диод принимает неиспользованную часть бюджета.
Ошибка, которой стоит избежать
Стабилитрон 5.1 V не создаёт 5.1 V из меньшего питания и не стабилизирует неограниченный ток нагрузки.
Стабилизация ещё сохраняется, сопротивление нагрузки уменьшили. Ток стабилитрона…
- уменьшится
- вырастет
- обязательно станет отрицательным
Читать дальше
Нагрузка забирает больше доступного тока, и диоду остаётся меньше.