Линейка стабилизаторов П36 состоит из четырех моделей.

Это П36-1, П36-2, П36-3, П36-4. Каждая модель применяется совместно с определенными типами потенциометров постоянного тока. БП выпускаются с двумя типами разъемов - РП10-11 или 2РМ23КУЭ10.

Краткие технические характеристики БП серии П36.

П36-1.

П36-1 имеет три контура стабилизированного напряжения постоянного тока - контур "А", "Б", "С".

Контур "А" …….V=3,1 ±0,5В; I=1мА.

Контакты А1 и А2 (разъем типа РП10-11)

Контакты 1 и 2 (разъем 2РМ23КУЭ10)

Контур "Б" …….V=1,5 ±0,3В; I=1мА.

Контакты А3 и А5 (разъем типа РП10-11)

Контакты 3 и 4 (разъем 2РМ23КУЭ10)

Контур "С" …….V=1,01 ±0,01В; I=0,001мА.

Контакты Б3 и Б2 (разъем типа РП10-11)

Контакты 9 и 8 (разъем 2РМ23КУЭ10)

П36-1 применяется совместно с потенциометрами типов Р345, Р309, Р363, Р364.

П36-2.

Имеет два контура напряжения постоянного тока - контур "А" и "Б".

Контур "А" …….V=1,5 ±0,3В; I=1мА.

Контакты 1 и 2.

Контур "Б" …….V=1,5 ±0,3В; I=0,1мА.

Контакты 3 и 4.

Применяется совместно с потенциометрами Р308, Р348.

П36-3.

Имеет два контура напряжения постоянного тока - контур "А" и "Б".

Контур "А" …….V=4,0 ±0,4В; I=5мА.

Контакты 1 и 2.

Контур "Б" …….V=1,5 ±0,3В; I=1мА.

Контакты 3 и 4.

Применяется совместно с потенциометрами Р355.

П36-4.

V=4,0 ±0,4В; I=2мА.

Контакты 1 и 2.

Применяется совместно с потенциометрами Р368.

Данная серия лабораторных прецизионных стабилизаторов отличается длительной временной и температурной стабильностью параметров и очень малым напряжением пульсаций, достигнутым без применения электролитических конденсаторов.

П36-1.

П36-1 имеет самые лучшие характеристики из стабилизаторов этого типа.

Высокая временная стабильность параметров позволяет применять П36-1 в качестве эталонного источника питания.

Для проведения работ БП, перед началом эксплуатации необходимо обязательно дать поработать 5-10 часов в холостом режиме, для прогрева и установки постоянства температур в объеме термостата.

Временная и температурная стабильность режимов в БП серии П36 решена следующим комплексом мероприятий.

1. Применением трехкаскадной схемы стабилизации.

2.Отбором элементов из партии стабилитронов с наилучшим ТКС и минимальным внутренним динамическим сопротивлением.

3. Намоткой задающих резисторов константановой проволокой.

4. Применением термостата, в последнем каскаде стабилизации.

Минимизация пульсаций БП осуществляется применением во всех каскадах блока питания стабилитронов типа Д814А, имеющих самое меньшее дифференциальное сопротивление из всех типов выпускающихся нашей промышленностью стабилитронов, имеющим по этому параметру показатели 6 Ом при токе 5 мА (для наихудших образцов).

Кроме того, производится выбор лучших образцов, имеющих минимальное дифференциальное сопротивление и минимальный ТКС.

Блоки питания П36, это БП, в которых самыми доступными и дешевыми методами, такими как, применением простых радио элементов с требуемыми характеристиками в нужных местах, достигнуты показатели, необходимые для прецизионных блоков питания.

Как уже писалось раньше, в БП П36 применена трех каскадная стабилизация параметров. Первый и второй каскад работает на открытом воздухе, без применения термостата.

    В первом каскаде, на рис 1, выполняется выпрямление, фильтрация и предварительная стабилизация выпрямленного напряжения параметрическим стабилизатором, выполненного на стабилитронах Д814А, для максимального подавления пульсаций.

Во втором каскаде, на рис 2, стабилизация тока выполняется следующими методами.

1. Применением термостабильного проволочного токозадающего резистора, намотанного константановым проводом.

2. Применением термоскомпенсированного стабилизатора, состоящего из пары биполярных транзисторов, взятых из одной партии и подобранных по одинаковому ТКС переходов База - эмиттер.

Для температурной компенсации в базовую цепь задающего транзистора включен в обратном направлении переход база - эмиттер идентичного транзистора, имеющий одинаковый ТКС с аналогичным переходом задающего транзистора.

3. Применением прецизионного стабилитрона Д818Е, с ТКС не превышающем 0,001% на 1 градус Цельсия, для самого худшего элемента.

Например, на параметрическом стабилизаторе, собранном на первых попавшихся паяных элементах:

стабилитрон Д814А,

токозадающий резистор МЛТ05, имеющий точность10%,

при изменении температуры на 50 градусов Цельсия, выходной ток изменился на 100 микро Ампер при токе стабилизации 7 мА.

С применением схемы на рис 2, из первых попавшихся паяных деталей :

тот самый Д814А стабилитрон и токозадающий резистор МЛТ05,

имеющий точность10%,

транзисторы серии кт502,

базовый резистор МЛТ05, имеющий точность10%,

при нагреве на 50 градусов Цельсия, выходной ток изменился на 9-10 микроампер, при токе стабилизации 7 мА.

Третий каскад (Рис 3, Рис 4) стабилизации выполнен по схеме параметрического стабилизатора на отобранных по минимальному значению ТКС и динамическому сопротивлению стабилитронах Д814А, с последующими испытаниями на длительность сохранения указанных параметров, все резисторы этого каскада намотаны константановым проводом. Кроме этих мер, вся конструкция, вместе со стабилитронами и резисторами помещена в термостат.

Конструкция термостата позволяет поддерживать равномерность и постоянство температуры во всех пространственных точках объема термостата.

В термостате применен объемный контроль температуры.

Для достижения минимального разброса значений стабилизирующей температуры, из-за инерционности конструкции, в блоке питания применена аналоговая схема управления, позволяющая плавно изменять стабилизированное напряжение нагрева поддерживающего температуру в термостате термоэлемента.

С помочью перечисленных технических приемов удалось достичь точности поддержания установленной температуры с точностью до 0,1 градуса Цельсия и обеспечить стабильность параметров БП, с точностью до 0,0001%, на протяжении всего времени эксплуатации.

Постоянство характеристик с такой точностью, на протяжении длительного времени в большом температурном диапазоне и при больших перепадах сетевого напряжения, позволяют применять стабилизатор напряжения постоянного тока П36-1 в качестве эталонного источника напряжения в лабораторных условиях.

Иформация для ремонта.

В БП серии П36 элементы схемы выбраны с максимально подходящими параметрами. При выполнении ремонта все элементы обязательно менять только на аналогичные, установленные заводом изготовителем, с предварительным тестированием в лабораторных условиях.

Все измерения проводить точными лабораторными приборами, с соответствующими классами точности.

Высокостабильные высокоомные провода для намотки термостабильных сопротивлений.

Самый стабильный по ТКС - провод из константана. У него ТКС в диапазоне температур от 0, до 100 градусов Цельсия изменяется в пределах 0,0005% на один градус Цельсия.

На ряду с с максимальным ТКС, константан обладает максимальной термо ЭДС в контакте с медью и другими часто использующимися металлами.

Величина термо ЭДС распространенных металлов при разности температур в 100 градусов Цельсия.

Медь - константан……………4,25мВ

Железо - константан………….5,37мВ

Нихром - никель………………4,1мВ

Нихром - константан…………6,25мВ

Железо - медь…………………1,05мВ

Напряжение, образующееся в местах спаек, вследствие возникающего градиента температур, влияет на показания приборов, искажая результаты измерений. Поэтому применять константан в качестве прецизионных сопротивлений можно только в местах, где термо ЭДС не может образоваться на протяжении всего строка эксплуатации приборов.

Термо ЭДС образуется только в одном месте электрической цепи - точках спаев разнотипных, и только разнотипных проводников. Ни на каких других участках цепи термо ЭДС не образуется. При спайке проводов из одинакового металла Термо ЭДС не образуется.

Напряжение термо ЭДС протекает только между точками спаев разнотипных проводов, если эти точки имеют разные температуры , иначе говоря, если между ними есть разность температур.

Величина напряжения термо ЭДС, пропорциональна разности температур между точками спаев.

Если, только разность температур и разность контактируемых металлов есть условия возникновения термо ЭДС, то для предотвращения ее образования, мета спаев проводов необходимо размещать внутри намотки сопротивлений и как можно ближе между собой, изолировать открытые места изоляционными материалами с малым внутренним термо сопротивлением, а лишнее пространство заполнять теплопроводными пастами.

Второй способ борьбы с термо ЭДС, это проводить монтаж сопротивлений из константана тем же проводом, которым они намотаны, а на плате, места спайки располагать как можно ближе между собой, или непосредственно подпаивать к ножкам микросхем.

В случаях, когда создать постоянство температуры на всех соединениях с катушками не получается, применяется манганин. У манганина, на порядок ниже ТКС, зато самая маленькая величина ЭДС на контактах с основными металлами.

ТКС манганина в диапазоне температур от 0, до 100 градусов Цельсия 0,005% на один градус Цельсия.

ЭДС манганина в местах контакта с медью 1 мкв/1°С.

Константан

(от лат. constans, родительный падеж constantis - постоянный, неизменный) медно-никелевый сплав, характеризующийся слабой зависимостью электрического сопротивления от температуры.

Выпускаемый в СССР К. содержит:

39-41% никеля,

1-2% марганца,

остальное - медь.

Удельное электрическое сопротивление К. при 20°С?0,48 мком/м.

Температурный коэффициент электрического сопротивления после специальной термической обработки (стабилизирующий отжиг) составляет около 2х10-6 1/К.

Температура плавления 1260°С. К. применяется в электротехнике для изготовления реостатов, элементов измерительных приборов и др.

Недостаток К.- большая термоэлектродвижущая сила (около 39 мкВ/К) в контакте с медью. Поэтому К. редко используется в приборах высокого класса точности - случайный нагрев клемм контакта приводит к появлению в электрической цепи тока, искажающего показания прибора. Обычно в наиболее ответственных случаях применяется Манганин.

Для справки, величина градуса Кельвина, по величине равна градусу Цельсия.

Манганин

Манганин, сплав на основе меди с добавкой марганца (11,5-13,5 %) и никеля (2,5-3,5 %), характеризующийся чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур - 15-35 градусов Цельсия.

Впервые предложен в Германии в 1889. Удельное электрическое сопротивление

Манганина при 20 °С 0,47 мком·м,

ТКС манганина в интервале температур 15-35 °С - 2?10-6 1 °С

ТКС манганина в интервале температур до 100 °С - 2?10-4 1 °С (после специальной термической обработки - стабилизирующего отжига),

T плавления 960 °С.

Максимальная рабочая температура для точных сопротивлений - 100 °C.

Из Манганин изготовляют эталонные сопротивления и элементы измерительных приборов.

Существенное преимущество Манганина перед константаном заключается в том, что Манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв /1 °С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только Манганин

Манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха.

К Манганину относят также некоторые сплавы на основе серебра с добавками марганца (до 17 %), олова (до 7 %) и других элементов (так называемые серебряные Манганины).

Для справки, величина градуса Кельвина, по величине равна градусу Цельсия.

Термо ЭДС.

Разность потенциалов U, появляющаяся на концах разомкнутой электрической цепи, состоящей из двух различных проводников, контакты которых находятся при различных температурах (Т1 и Т2) называется термоэлектродвижущей силой (эффект Зеебека)

Рис 5. ТЕРМОПАРА (ТЕРМОЭЛЕМЕНТ). При разных температурах спаев двух проводников A и B возникает напряжение на концах разомкнутой цепи, или ток в замкнутой цепи - термо-ЭДС термопары. Знак термо-ЭДС зависит от того, для какого из проводников больше по абсолютной величине удельная термо-ЭДС. Величина термо-ЭДС термопары зависит от разности температур и от удельных термо-ЭДС обоих проводников.

По вопросам термоЭДС хорошо описано в книге "Электрические измерения физических величин" , авторы Левшина и Новицкий.

Дифференциальное сопротивление г ст.Рис.6. Рис.7.

Дифференциальное сопротивление г ст - отношение приращения напряжения стабилизации к вызывающему его приращение току стабилизации: г ст = DUст /DIст.Рис.6.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона - это параметр, который характеризует наклон вольт - амперной характеристики в области пробоя. Рис.7.

Для стабилитронов рабочим является линейный участок электрического пробоя ВАХ в области обратных напряжений Iст min - Iст max, (рис.6.). На этом участке напряжение на переходе остается практически постоянным при изменении протекающего через него тока.

Стабилитрон имеет свойство сглаживать пульсации переменного напряжения. Из-за малого дифференциального сопротивления переменному току. Следовательно, чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона, т.е. чем круче его рабочий линейный участок характеристики, (рис.7.) тем меньшими будут пульсации переменного тока и паразитных импульсов. В расширенных справочниках по радио элементам, рядом с параметром дифференциального сопротивления стабилитрона указывается ток стабилизации, при котором замерено R ст.

Для наглядности на Рис.8. дан пример резистивного делителя напряжения.

Здесь R1 - токозадающий резистор (датчик тока стабилитрона).

R д ст дифференциальное сопротивление стабилитрона.

В идеальном стабилитроне дифференциальное сопротивление равно нулю. В действительности все существующие стабилитроны имеют внутреннее сопротивление, которое можно представить как добавочное сопротивление, включенное последовательно с идеальным элементом.

Rд ст. - это паразитное сопротивление, на котором выделяется теплом, как часть полезного тока постоянной составляющей, так и часть тока всех присутствующих в выпрямленном напряжении пульсаций, создавая потенциал напряжения между концами этого элемента прямо пропорциональный его сопротивлению.

Чем дифференциальное сопротивление больше, тем уровень напряжения между его электродами будет больше.

Колебание напряжения на электродах резистора Rд.ст. при изменениях входного напряжения Uвх. и есть уровень пульсаций, который будет на выходе стабилитрона.

По закону Ома для участка замкнутой цепи получается, чем больше дифференциальное сопротивление , тем больше уровень пульсаций, следовательно, тем меньше коэффициент стабилизации стабилитрона.

    Величина дифференциального сопротивления для стабилитронов обратно пропорциональна току стабилизации и составляет десятки Ом при рабочих параметрах токов.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона уменьшается с увеличением тока стабилизации и увеличивается с приближением к минимальному току стабилизации.

Для примера приведен график зависимости дифференциального сопротивления от тока некоторых типов стабилитронов.

Графики зависимостей дифференциального сопротивления стабилитронов приводятся в справочных данных на каждый тип прибора.

Например, графики для стабилитронов серии 1N5221.

При экспериментах на практике с разными типами стабилитронов, получилось, что при токе 10мА и напряжениях 10В и 20В, ток на стабилитроне Д818Г изменился на 1мА, а ток на стабилитроне Д814А - на 0,5мА. Для эксперимента брались стабилитроны с одинаковым начальным током стабилизации - 3мА, для одинакового удаления рабочей точки от минимального тока стабилизации (вниз, на графике Рис.6).

ТКН - температурный коэффициент напряжения стабилизации.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) показывает относительное изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на 1 К:

Величина градуса Кельвина, по величине равна градусу Цельсия.

В паспортных данных часто ТКН выражают в процентах.

ТКН стабилизации может быть отрицательным (у полупроводников с большой концентрацией примесей, малой толщиной перехода, где пробой происходит за счет туннельного эффекта, эффект Зенера в англоязычной литературе) и положительным (в полупроводниках с меньшей концентрацией примесей, большей толщиной p-n перехода, где пробой возникает при более высоких напряжениях и является лавинным).

Обычно туннельный эффект проявляется при напряжениях пробоя до 5,6 Вольт, пробой при большем напряжении уже принято называть лавинным.

У некоторых стабилитронов ТКН стабилизации изменяет знак при изменении величины тока через стабилитрон Значение тока через стабилитрон, при котором изменяется знак ТКН стабилизации, определяет так называемую термостабильную точку стабилитрона. Знание такой точки важно при проектировании термостабильных стабилизаторов постоянного напряжения.

Если динамическое сопротивление зенеровского диода с туннельным пробоем в режиме стабилизации, изменяется обратно пропорционально току, а при лавинном наоборот, то по знаку ТКН можно определить механизм пробоя для конкретного прибора - туннельный, или лавинный.

Величина ТКН разная для разных типов стабилитронов и имеет сложную зависимость от режимов работы, ТКН зависит от напряжения стабилизации и тока через стабилитрон, поэтому, стабилитрону необходимо определенное время для входа рабочий режим. Например, напряжение стабилизации у диодов типов Д808 - Д813 устанавливается через 4 - 6 мин после включения токовой нагрузки.

Для примера, выше приведен график зависимости температурного коэффициента напряжения стабилизации стабилитрона, от его номинального значения.

Рис.11. Зависимость температурного коэффициента напряжения стабилизации стабититронов от их номинального напряжения (с разрешения Motorola, lnc.).

Основные параметры применяемых элементов.

Основные параметры диодов

Постоянное прямое напряжение Uпр - Постоянное напряжение на диоде при заданном прямом токе.

Постоянное обратное напряжение Uобр - Постоянное напряжение приложенное к диоду в обратном направлении.

Постоянный прямой ток Iпр - постоянный ток, протекающий через диод в прямом направлении.

Постоянный обратный ток Iобр - постоянный ток, протекающий через диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении.

Средний прямой ток Iпр.ср. - прямой ток, усредненный за период.

Средний обратный ток Iобр.ср. - обратный ток, усредненный за период.

Дифференциальное сопротивление диода rдиф - отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока.

Максимально допустимые параметры: К ним относятся все вышеперечисленные только с индексом "max" и словами "максимально допустимый(ое)". Необходимо отметить, что по максимально допустимым параметрам выбираются диоды для работы в каких-либо устройствах.

Импульсные диоды

Импульсное прямое напряжение Uпр.и. - пиковое прямое напряжение на диоде при заданном импульсе прямого тока.

Импульсное обратное напряжение Uобр.и. - пиковое обратное напряжение на диоде, включая как однократные выбросы, так и периодически повторяющиеся.

Общая емкость Cд - емкость, измеренная между выводами диода при заданных напряжении и частоте.

Время установления прямого напряжения Tуст - интервал времени с момента подачи импульса прямого тока на диод (при нулевом напряжении смещения) до достижения заданного прямого напряжения на диоде.

Время восстановления обратного сопротивления Tвос - интервал времени с момента прохождения тока через нуль после переключения диода из состояния заданного тока в состояние заданного напряжения до момента достижения заданного обратного тока.

Заряд переключения Qпк - часть накопленного заряда, вытекающего во внешнюю цепь при изменении направления тока с прямого на обратное.

Стабилитроны и стабисторы

Напряжение стабилизации Uст - напряжение на стабилитроне при заданном токе стабилизации.

Допускаемый разброс напряжения стабилизации от номинального Дельта Uст.ном. - максимально допустимое отклонение напряжения стабилизации от номинального для стабилитронов данного типа.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона rст - отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока в заданном диапазоне частот.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации Альфа ст - отношение относительного изменения напряжения стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации.

Полная емкость стабилитрона C - емкость между выводами стабилитрона при заданном напряжении смещения.

Варикапы

Емкость варикапа Cн - емкость, которая измеряется между выводами при заданном обратном напряжении.

Коэффициент перекрытия по емкости Kc - отношение емкостей варикапа при двух заданных обратных напряжениях.

Добротность варикапа Q - отношение реактивного сопротивления на данной частоте переменного сигнала к сопротивлению потерь при заданной емкости или обратном напряжении.

Постоянный обратный ток варикапа Iобр - постоянный ток, протекающий через диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении.

Промывка мест пайки.

Протирать места пайки можно медицинским этиловым 96%м спиртом, изопропиловым спиртом, жидкостью для снятия лака с ногтей не содержащей ацетона и с добавками масел, чистым ацетоном.

Этиловый спирт, по химическому составу, идеально сочетаем с потребностями организма - если он есть, то его сразу нет, для устранения имеющегося недостатка, можно применять раствор этилового спирта с чистым бензином, типа Б70, "Калоша". Чтобы после протирки не оставалось белого налета, в этиловый спирт добавляется немного канифоли или эфирных масел.

Все остальные компоненты являются токсичными для организма, поэтому их лучше применять на открытом воздухе или под колпаком вытяжки.

Посеребренные контактные площадки и другие типы контактов протираются 96%м медицинским спиртом с добавкой эфирных масел. Процент для конкретного типа масла подбирается экспериментально. Главное добиться, чтобы на изделиях не оставалось следов после протирки.

С ув. Белецкий А. И.       16.11.2010г.     Кубань Краснодар.