как узнать напряжение стабилизации стабилитрона мультиметром
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
Методы проверки стабилитрона мультиметром и тестером
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:
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.
Радиолюбители иногда затрудняются определить основной параметр попавшего к нему стабилитрона – его фактическое напряжение стабилизации. Для этого имеется несколько причин. Отсутствие маркировки (особенно на современных миниатюрных импортных деталях), нестабильность параметров детали даже в одной партии, в отдельных случаях для расшифровки маркировки требуется найти определенный справочник. Иногда нужно просто отличить стабилитрон от обычного диода, так как оба элемента имеют похожий внешний вид.
На практике, отличить стабилитрон от обычного диода и узнать его рабочее напряжение, можно с помощью приставки к мультиметру. Кроме того, при выполнении ремонтных работ часто бывает необходимо проверить стабилитрон на пригодность. В этой ситуации, в большинстве случаев, может оказать помощь простая приставка к мультиметру (вольтметру), предлагаемая к рассмотрению.
Основным достоинством этой приставки, является возможность стабилизации малых токов, а это основной диапазон стабилитронов малой мощности применяемых сегодня.
Предлагаемая приставка позволяет проверять напряжение стабилизации деталей в пределах 1…25 В, при неизменном рабочем токе стабилизации, который можно установить вручную в диапазоне от 2,0 до 100 мА.
Проверить работоспособность полупроводников можно с помощью универсального ESR тестера радиокомпонентов. Однако в нем стабилитроны проверяются как обычные диоды, поэтому тестер не поможет вам определить напряжение стабилитрона. Для этого можно будет использовать приставку, собранную по ниже приведенной схеме.
Схема приставки для проверки стабилитронов, выполнена на базе типовой схемы стабилизатора тока, с использованием микросхемы прецизионного термостабильного источника опорного напряжения TL431.
Микросхема поддерживает на резисторах (R2 + R3) фиксированное напряжение 2,5 В, поэтому ток через этот суммарный резистор всегда будет постоянным и определяться соотношением 2,5 / (R2 + R3). Ток через исследуемый стабилитрон VD, при изменении входного напряжения, также будет постоянным, но уменьшенным на величину тока базы. Чем выше будет коэффициент передачи тока транзистора, тем более эти токи будут приближены по величине.
В схеме использован транзистор ВС637 c рабочим током КЭ до 500мА и допустимым напряжением до 60В. Возможна его замена на другой NPN транзистор с близкими характеристиками.
Минимальный рабочий ток микросхемы VD1 равен 1мА. Резистор R1 рассчитывается для обеспечения этого тока и тока базы.
Резистор R2 определяет максимально допустимый ток через стабилитрон, а переменный резистор R3 позволяет его регулировать в процессе измерений.
Источником напряжения для приставки может быть лабораторный блок питания с регулируемым выходным напряжением от 3 до 30В.
При отсутствии БП можно использовать маломощный выпрямитель с выходным напряжением до 30В.
При желании, можно изготовить автономную приставку, для чего достаточно дополнить схему регулируемым блоком преобразования напряжения (покупным или изготовленным самостоятельно) используемой батареи до входного напряжения приставки. Интернет богат предложениями.
Кроме проверки стабилитронов, на приставке можно проверить диоды или светодиоды. Подключив к приставке, можно определить рабочее напряжение светодиода, подобрать экземпляр с минимальным напряжением или максимальной яркостью.
Всем известно, что яркость светодиода зависит от протекающего через него тока. Но ток светодиода очень зависит от питающего напряжения, что особенно заметно в изменениях яркости при нестабильности питания. Поэтому, небольшое повышение питающего напряжения часто приводит к такому увеличению тока через светодиоды, что они перегорают. Для предотвращения этого, светодиоды подключают через драйверы, которые являются стабилизаторами тока. Рассматриваемая приставка для проверки стабилитронов, как раз и выполнена на базе схемы стабилизатора тока, поэтому дополнительно может полноценно исполнять роль драйвера для светодиодов.
1. Монтаж схемы
Схему приставки предварительно соберем на универсальной монтажной плате из подобранных согласно схеме деталей.
Подключаем схему к регулируемому блоку питания (в данном примере использован БП с выходным напряжением 1…25В).
К контрольным точкам для подключения стабилитрона присоединяем мультиметр в режиме миллиамперметра.
Используя переменный резистор R3, проверяем диапазон регулировки тока приставки на разных режимах, изменяя входное напряжение от минимума до максимального значения.
При необходимости корректируем номиналы резисторов.
2. Изготовление корпуса приставки
В качестве корпуса можно подобрать небольшую пластмассовую коробочку. В данном примере использован отработанный корпус кнопки включения сигнализации. Его размеры 75 х 55 х 30 мм, но объема достаточно для размещения всего комплекта автономного устройства.
Освобождаем корпус от ненужных деталей и по его размерам, размечаем и отрезаем из фольгированного текстолита контактную пластину для подключения контролируемых деталей.
Для регулировки тока стабилизации на переменный резистор установим рукоятку. Под нее можно установить шкалу и разметить ее при тарировании приставки. Но необходимо учесть, что шкала тока нелинейная и при максимальных токах деления шкалы расположены плотно, да и размеры корпуса минимальны.
При желании расширить шкалу в диапазоне максимальных токов, для большей точности установки, можно дополнить приставку дополнительным переменным резистором на 47Ом, включенным последовательно с R3.
В приведенной приставке, для определения установленного тока, под рукояткой регулировки приклеено кольцо от барабана механического счетчика. При тарировании приставки, для каждой цифры (и положения между цифрами) показания тока записывались в таблицу для дальнейшего использования. Риской для отсчета служит канавка раздела в контактной пластине.
4. Проверка стабилитрона (порядок измерения)
К испытательным контактам для подключения проверяемого стабилитрона присоединяем мультиметр в режиме миллиамперметра. На тарированной приставке переходим далее.
С помощью переменного резистора R3 устанавливаем ток стабилизации для проверяемого стабилитрона (например, 5мА).
Переключаем мультиметр в режим вольтметра и устанавливаем на БП минимальное напряжение.
Подключаем проверяемый стабилитрон и начинаем плавно повышать напряжение на входе приставки. Когда показания прибора перестанут изменяться, вольтметр покажет напряжения стабилизации для данного стабилитрона.
Тот же стабилитрон, но подключен как диод в прямом направлении. На экране прибора отражается падение напряжения на p-n переходе (примерно 0,6…0,7В).
Если ток не протекает через стабилитрон в обоих направлениях, то его напряжение стабилизации превышает максимальное входное напряжение приставки.
Возможно это диод, включенный в обратном направлении. Тогда перевернуть его и проверить вновь на падение напряжения в p-n переходе.
Если напряжение будет близким к нулю, то стабилитрон пробит.
Определим напряжение стабилизации на паре других стабилитронов, не имеющих маркировки.
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.
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!