Stabilizator wysokiego napięcia o wydajności 0,5A

[janusz rafalski]

Nie przeczytałem postu od początku i nie wiedziałem,że napięcie ok 420V uzyskuje się z przetwornicy.Wobec tego pomysł z tyrystorem/triakiem/odpada.Ponieważ wydaje mi się,że projekt zasilacza jest w fazie wstępnej,więc może transformator na 420-450 v byłby możliwy do zakupu,a nawet z odczepami jeśli na zamówienie.Przesyłam pozdrowienia.J.Raf.

[Romekd]

Czołem.

Panowie myślę, iż mogę z pełną odpowiedzialnością stwierdzić, iż wykonałem praktycznie, zdecydowanie więcej tychże stabilizatorów a niżeli sam konstruktor. I muszę wam powiedzieć, że układ wcale nie jest tak delikatny, a wręcz przeciwnie. Trzeba się naprawdę postarać aby go uszkodzić.

Jurku, za to ja wykonałem swoje kilkanaście lat temu (a inne kilkadziesiąt lat temu), a z dziesięciu wykonanych wtedy płytek, po kilku miesiącach nie pozostała u mnie żadna (poza jedną z "reklamacji", która u Kol. Lech S. z naszego Forum działała poprawnie przez jakieś 8...10 lat i uszkodziła się po przypadkowym zwarciu wyjścia; wszystkie moduły wzięli ode mnie koledzy, mówiąc, że jak będę potrzebował zrobię sobie nowe ). Jakoś nie przyszło mi do głowy, że można na tych układach zarabiać, zresztą pracy w firmie i tak zawsze było za dużo, a głowy do handlu nigdy nie miałem...

A po dodaniu szybkiego bezpiecznika topikowego jest praktycznie nie do "ubicia". Cały widz polega na właściwym przeliczeniu zabezpieczenia przeciążeniowego w stosunku do zastosowanej wartości bezpiecznika.

Problem w tym, że większość zainteresowanych w tamtym czasie chciała mieć układ "bezobsługowy", całkowicie odporny na wszelkie zwarcia, przeciążenia oraz inne błędy, popełniane przez użytkownika. Wymiana bezpiecznika byłaby ich zdaniem nie do zaakceptowania... Dlatego opracowałem inne układy, zawierające dodatkowe zabezpieczenia termiczne.

W zabezpieczeniu z użyciem diody Zenera i rezystora (notabene uważam ten układ zabezpieczenia za genialny ze względu na swoją prostotę a co za tym idzie koszt wykonania oraz jego niezawodność) przyjmujemy teoretycznie, iż różnica napięcia GS na tranzystorze mocy wyniesie 4 V a dioda Zenera zacznie nam przewodzić gdy odkładające się napięcie na rezystorze zbliży się do wartości 2,8 V. Nic bardziej mylnego. Np. na tranzystorze STW20NK50Z różnica napięcia GS w praktyce wynosi 4,4 - 4,5 V.

Podajesz szczególny przypadek i tylko dla jednego typu tranzystora, jednego producenta i z jednej serii produkcyjnej, i jeszcze pracującego w temperaturze pokojowej. Przy wzroście temperatury napięcie bramka-źródło będzie coraz niższe przy tym samym prądzie płynącym przez tranzystor. W wątku o regulowanej "elektronicznej diodzie Zenera" w jednej z wypowiedzi podałem wartości napięć dren-źródło kilku typów Mosfetów, dla dzielnika 2 x 1 MΩ włączonego w obwodzie bramki. Napięcie bramka-źródło podałem dla prądu 200 mA (o ile dobrze pamiętam) równe połowie napięcia podanego na wykresach (zielonych oscylogramach; można sprawdzić jak bardzo się różnią). Poniżej link do tamtego wątku i mojej wypowiedzi:

https://www.forum-trioda.pl/viewtopic.p ... 62#p374962

Jakiś czas temu sprawdziłem jakie napięcie będzie występowało dla prądu 0,1 A i 0,5 A między bramką i źródłem dla napięcia Uds równemu Ugs, dla tranzystorów IRFP450 i IRFP460 (losowo wybranych z pudełka). Do blaszki tranzystora przykleiłem taśmą kaptonową miniaturową termoparę, tranzystor ścisnąłem dwoma "klockami" ze styropianu w małym imadle, a na wyświetlaczach mierników obserwowałem parametry tranzystora. W układzie pomiarowym bramka zwarta była z drenem, a prąd 0,1 A i 0,5 A (stabilizowany przez źródło prądowe/laboratoryjny zasilacz/ przykładałem między dren i źródło; bramka zwarta z drenem). Przy prądzie 0,1 A w temperaturze tranzystora 25°C na IRFP450 odłożyło się napięcie 4,14 V, a na IRFP460 napięcie 3,84 V. Odczekałem chwilę, dając tranzystorom czas na powrót do temperatury 25°C i podłączyłem do nich prąd o wartości 0,5 A. W temperaturze 25°C napięcie na IRFP450 wyniosło 4,462 V, a na IRFP460 miało wartość 4,271 V. Gdy tranzystory w styropianowej izolacji osiągnęły 100°C zmierzyłem ponownie napięcie i to dla IRFP450 wyniosło 4,075 V a dla IRFP460 osiągnęło 3,907 V. Tak więc przy zmianie temperatury struktury (można w tym przypadku założyć, że takiej samej jak temperatura blaszki chłodzącej) z 25°C do 100°C napięcia Ugs zmniejszyły się o ok. 0,4 V.

Natomiast dioda ZY6,8 firmy Diotec Semiconductor zaczyna znacząco dla układu przewodzić już przy 6,3 - 6,4 V. Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, iż różnica pomiędzy teorią a rzeczywistym układem jest niewielka i nie powinna mieć większego znaczenia, niestety ma, i to ogromne.
Po odpowiednim przeliczeniu i zastosowaniu szybkiego bezpiecznika wykonałem raz po raz dziesięć testów polegających na po prostu "chamskim" zwarciu wyjścia zasilacza. Po założeniu jedenastego bezpiecznika układ podjął normalną pracę.

Podając napięcia diod Zenera ponownie nieco uogólniłeś, przyjmując, że wszystkie mają podobne napięcia przy małym prądzie wstecznym. Może się jednak zdarzyć, że diody z innej serii tego samego producenta będą miały napięcie o kilka procent niższe lub wyższe, gdyż tolerancja ich napięcia wynosi 5%. Sprawdziłem jakie napięcie stabilizacji przy prądzie 1 mA wystąpi na diodach, które mam u siebie. Sprawdziłem napięcia dla diod o dopuszczalne mocy 0,5 W, 1,3 W i 5 W (wyników tych ostatnich nie ma w tabelce; dla 1 mA wyniosły one 5,394 V i 5,529 V). Poniżej testowane diody.

Były to diody firmy VISHAY, ITT i Philips. Co ciekawe diody tego samego producenta (ITT) z innej dostawy (i przy okazji w innym kolorze-żółtym zamiast niebieskiego ) miały zdecydowanie wyższe napięcie stabilizacji niż diody, które kupiłem wcześniej. Poniżej tabela z wynikami.

Przypomniało mi się jak w latach 80. i 90. zeszłego stulecia jeden z moich kolegów produkował zasilacze do sprzętu radiokomunikacyjnego, których napięcie wyjściowe wynosiło 13,6...13,8 V. Wewnątrz nie było żadnego PR-ka do ustawiania wartości napięcia wyjściowego i maksymalnego prądu. Parametry te ustalały łączone szeregowo diody Zenera o kilku napięciach. Najpierw mój kolega segregował diody na kilka wartości, a później odpowiednio ze sobą łączył. Nic się nie marnowało, a wszystkie zasilacze miały parametry zgodne ze specyfikacją, mimo braku w urządzeniu elementów regulacyjnych i sporego rozrzutu napięcia ówcześnie produkowanych diod Zenera...

Wraz ze wzrostem temperatury obudowy tranzystora (powyżej 25°C) jego dopuszczalna moc strat szybko spada, by przy ok. 150°C wynosić zero watów...

Tak podają z zasady w kartach katalogowych. Oczywiście nie byłbym sobą gdybym nie spróbował usmażyć tranzystora mocy
STW20NK50Z zamontowany bezpośrednio na małym radiatorze RAD-DY-KY/5, oczywiście pomiędzy pasta termoprzewodząca. Obciążenie cały czas około 100 mA.
Zacząłem od rozgrzania jegomościa do 100°C (temperatura mierzona na styku tranzystora z radiatorem) - układ pracuje ponad godzinę normalnie.
120°C - układ pracuje ponad godzinę normalnie
130°C - układ pracuje ponad godzinę normalnie
140°C - układ pracuje ponad godzinę normalnie
150°C - układ pracuje ponad godzinę normalnie
Przy 170°C układ nadal pracował normalnie. Doszedłem do wniosku, iż MosFet już wystarczająco się wycierpiał i nie będę go dalej katował.
Więc w sumie można uznać, iż test się nie powiódł

Nie podajesz mocy traconej na tranzystorze (napięcia Uds), więc nie da się policzyć różnicy temperatury między krzemową strukturą i radiatorem, przez co nie wiemy jaką temperaturę miał tak naprawdę sam tranzystor (jego wnętrze). W katalogach mamy podaną moc dopuszczalną dla każdego typu tranzystora w warunkach odpowiedniego chłodzenia. Przy takiej mocy temperatura styku blaszki tranzystora z radiatorem wynosi 25°C, gdy w tym samym momencie temperatura struktury ma już 150°C. Jaką temperaturę mogła osiągać struktura w Twoim eksperymencie? Jakie napięcia odkładały się wtedy między bramką a źródłem? Poza tym to, że tranzystor wytrzymywał chwilowo 170°C, chłodzony przy pomocy niedużego radiatora nie znaczy wcale, że mu to nie szkodziło. Przekraczanie dopuszczalnej temperatury (150...200°C, w zależności od rodzaju i typu tranzystora) powoduje stopniową jego degradację. Powoduje ona wzrost prądu bramki (spadek rezystancji między izolowaną bramką i kanałem) oraz spadek dopuszczalnego napięcia Uds. Po pewnym czasie pracy w takich warunkach tranzystor ma parametry dalekie od podanych specyfikacji.

Pozdrawiam
Romek

[AZ12]

Witam

Przekraczanie dopuszczalnej temperatury (150...200°C, w zależności od rodzaju i typu tranzystora) powoduje stopniową jego degradację. Powoduje ona wzrost prądu bramki (spadek rezystancji między izolowaną bramką i kanałem) oraz spadek dopuszczalnego napięcia Uds. Po pewnym czasie pracy w takich warunkach tranzystor ma parametry dalekie od podanych specyfikacji.

Jeśli chodzi o dopuszczalną temperaturę złącza to myślę że chodzi tutaj również o wytrzymałość termiczną obudowy, dlatego stare tranzystory krzemowe w obudowach z metalu TO-18, TO-39, TO-66 i TO-3 miały z reguły większą dopuszczalną temperaturę złącz niż ich odpowiedniki w obudowach z plastiku. Słyszałem o informacji, że na słynnych tranzystorach 2N3055 produkcji zachodniej topiono lut cynowy.

[Romekd]

Czołem.

Ten wspomniany tranzystor ma rzeczywiście bardzo dobre parametry, tyle że jeden taki kosztuje aż 120 zł.
Więc chyba lepiej będzie z IRFP450 lub 2SK1120.

Tak niestety jest, że za elementy wykonane w nowoczesnej technologii trzeba więcej zapłacić. Rezystancja termiczna obudowy tych niewielkich elementów może osiągać nawet 0,1°C/W (w IRFP450 była ona kilkakrotnie wyższa). Jednak tak kosztownych elementów nie polecam do stosowania przez osoby początkujące, gdyż ewentualne straty, wywołane jakąś pomyłką mogą być spore... Zawsze można użyć dwóch lub trzech tranzystorów 2SK1120, IRFP450 lub IRFP460, najlepiej jeszcze sparowanych ze sobą.

Trzeba też zwrócić uwagę na rezystancję termiczną obudowa-radiator, dla to-247 producenci podają typowo 0,25°C/W, więc schodzenie z rezystancją złączę-obudowa będzie przynosić coraz mniejsze korzyści. Zastosowanie dwóch lub trzech równoległych tranzystorów może przynieść większe korzyści, chociaż ma też swoje wady.

Kiedyś (w latach 80. i 90.) byłem maniakiem "podkręcania" procesorów i coś mi z tamtego okresu pozostało W sytuacjach gdy chcę wyciągnąć z elementów maksimum dopuszczalnej (w danych warunkach) mocy strat, nie stosuję podkładek pod tranzystorami, a tranzystor i radiator dodatkowo szlifuję oraz poleruję (to pierwsze stosuję prawie zawsze, naprawiając starsze wzmacniacze), a poza tym stosuję większy docisk elementu do radiatora, który izoluję elektrycznie od obudowy całego urządzenia. Warto też stosować lepsze pasty termoprzewodzące. Te najbardziej popularne i tanie białe pasty wykazują przewodność cieplną na poziomie 0,81 W/mK, lepsze mają już 3 W/mK, a naprawdę dobre nawet 6 W/mK (mój wspólnik w firmie testował pastę o przewodności lepszej od 11 W/mK, ale okazało się, że reaguje ona z radiatorem i z obudową półprzewodnika, przez co te uległy silnej i trudnej do usunięcia "korozji", przez co po krótkim czasie przewodność cieplna połączenia mocno się pogorszyła, a powierzchnie styków ciężko było oczyścić; mieliśmy też pasty trzymające swoje parametry do dwóch tygodni od momentu ich użycia, katastrofa... ).

A jaką to dioda zennera powinna być może?
Nie słyszałem o bezpiecznikach z piaskiem gaszącym łuk, gdzie takowe można nabyć?

Sposób dobrania diody i łatwego w przeprowadzeniu parowania tranzystorów opiszę dokładniej w innym poście, a bezpieczniki z piaskiem wewnątrz są dość popularne i jestem zaskoczony, że są osoby, które interesując się elektronika mogły nie mieć z nimi kontaktu. Obudowy takich bezpieczników mogą być również wykonane z białej, nieprzeźroczystej ceramiki (wtedy nie widać czy jest w nich piasek i trzeba dysponować ich notą aplikacyjną lub jeden rozłupać...).

https://www.google.com/search?q=bezpiec ... 27&bih=809

Dawno nie widziałem tych przezroczystych z piaskiem w środku, te ceramiczne wiele osób może kojarzyć jako "bezpieczniki do mierników".

Ja również nie widuję już bezpieczników szklanych z piaskiem, poza tymi ze starych zapasów. Ceramiczne stosowane się obecnie powszechnie, ale trzeba uważać, gdyż nie we wszystkich jest piasek (najlepiej jeden rozkruszyć i samemu sprawdzić).

Pozdrawiam
Romek

[AZ12]

Witam

Ja również nie widuję już bezpieczników szklanych z piaskiem, poza tymi ze starych zapasów. Ceramiczne stosowane się obecnie powszechnie, ale trzeba uważać, gdyż nie we wszystkich jest piasek (najlepiej jeden rozkruszyć i samemu sprawdzić).

Albo zważyć na wadze o dokładności miligramów, bezpiecznik wypełniony piaskiem będzie cięższy.

[OTLamp]

Dla rezystora o oporności 10 kΩ prąd w impulsach osiągał kilka amperów. Układy po zastąpieniu rezystorów antyparazytowych nowymi o wartości 47 Ω i wymianie tranzystorów na 2SK1120 (skończyły się IRFP450) wytrzymują każde zwarcie wyjścia i od tamtej pory działają zupełnie poprawnie.

Odkopałem jednego pająka i uwieczniłem test zwarcia. Odporność na zwarcia testuję analogicznie, jak szybkość testerów ciągłości obwodu (brzęczyka) w multimetrach . Po zmniejszeniu wartości rezystora bramkowego do 47 omów, działa to tak: https://www.youtube.com/watch?v=BV8uTgJH6vc

[Jurek O]

Odkopałem jednego pająka i uwieczniłem test zwarcia. Odporność na zwarcia testuję analogicznie, jak szybkość testerów ciągłości obwodu (brzęczyka) w multimetrach . Po zmniejszeniu wartości rezystora bramkowego do 47 omów, działa to tak: https://www.youtube.com/watch?v=BV8uTgJH6vc

Rewelacja

[Olkus]

Czy jakby wziąść ten układ i zamiast jednego MOSFETa dać dwa równolegle, zastąpić IGBT jakimiś 2N60 lub podobnymi tranzystorami, dodać na wyjściu bezpiecznik szybki 630mA to spełnił by moje wymagania? Tj. Obciążalność 500mA i odporność na zwarcia i przeciążenia?

Pozdrawiam,
A.

[Jurek O]

Olek, wykonaj na początek jak najprostszą wersję tego stabilizatora. Następnie pobaw się nim, pomierz, potestuj. A zdobyte w ten sposób doświadczenia będą bezcenne. Bezpiecznik ma być "troszkę mniejszy" a niżeli maksymalny prąd wyjściowy stabilizatora.

[Olkus]

Olek, wykonaj na początek jak najprostszą wersję tego stabilizatora. Następnie pobaw się nim, pomierz, potestuj. A zdobyte w ten sposób doświadczenia będą bezcenne. Bezpiecznik ma być "troszkę mniejszy" a niżeli maksymalny prąd wyjściowy stabilizatora.

Dobra, coś pomyślę. Zrobię płytkę i zaczniemy eksperymenty jak będzie czas.
Najpierw muszę odpalić tą przetwornicę, bo na razie mam jakieś zwarcie w obwodzie sterownika a nie wiem gdzie i nie działa
Co do bezpiecznika to chyba należałoby użyć 400mA? (niestety nie ma wartości 450mA a taki byłby najlepszy).

Pozdrawiam,
A.

[Jurek O]

I znowu od tyłu... Zastosuj 0,5 A a zabezpieczenie przeciążeniowe przelicz na 0,6 A. Tylko pamiętaj aby układ zasilający stabilizator nie miał mniejszej wydajności prądowej. Bo będzie klapa.

[Jurek O]

A po dodaniu szybkiego bezpiecznika topikowego jest praktycznie nie do "ubicia". Cały widz polega na właściwym przeliczeniu zabezpieczenia przeciążeniowego w stosunku do zastosowanej wartości bezpiecznika.

Problem w tym, że większość zainteresowanych w tamtym czasie chciała mieć układ "bezobsługowy", całkowicie odporny na wszelkie zwarcia, przeciążenia oraz inne błędy, popełniane przez użytkownika. Wymiana bezpiecznika byłaby ich zdaniem nie do zaakceptowania... Dlatego opracowałem inne układy, zawierające dodatkowe zabezpieczenia termiczne.

Jasne, że można układ obudować zabezpieczeniami do tego stopnia, iż można by go uszkodzić tylko młotkiem. Ale jeżeli ma to być zasilacz, który zostanie wbudowany na stałe do urządzenia lampowego to naprawdę nie widzę sensu.
Pamiętasz moją "spawarkę" na LR8N3-G ? Od ponad półtora roku bezawaryjnie zasila mój PP UL na EL84 a nie posiada w ogóle żadnego zabezpieczenia przeciążeniowego ani żadnego innego poza bezpiecznikiem.

Podając napięcia diod Zenera ponownie nieco uogólniłeś, przyjmując, że wszystkie mają podobne napięcia przy małym prądzie wstecznym. Może się jednak zdarzyć, że diody z innej serii tego samego producenta będą miały napięcie o kilka procent niższe lub wyższe, gdyż tolerancja ich napięcia wynosi 5%...

Podajesz szczególny przypadek i tylko dla jednego typu tranzystora, jednego producenta i z jednej serii produkcyjnej, i jeszcze pracującego w temperaturze pokojowej.

No oczywiście, że tak, ponieważ właśnie te elementy pracują w moich zasilaczach. Gdy mi się skończą, kupię nową partię i znów dobiorę co trzeba aby wszystko działało jak należy.

...a głowy do handlu nigdy nie miałem...

Całkiem początkujący Hobbysta kupi układ zmontowany i uruchomiony. Średniozaawansowany kupi zestaw do samodzielnego montażu, oczekując, iż układ po poprawnym zmontowaniu będzie działał od razu i jak należy. Natomiast każdy bardzo młody Hobbysta po obejrzeniu filmu jaki wyżej zamieścił OTLamp będzie chciał mieć jego układ i to natychmiast. Wszystko jest w porządku dopóty-dopóki nikogo nie oszukujemy, np. sprzedając kabel zasilający, który jest wart kilkadziesiąt złotych za powiedzmy 7000 PLN przy okazji wciskając kupującemu stek bzdur, itd., itp.

Romek tak czy inaczej fakt jest taki, że gdyby nie ty i twoja cierpliwość do mnie dziś zamiast świetnego stabilizatora miałbym wielkie G...

Pozdrawiam
Jurek

[Jurek O]

Przy okazji skończyłem sprzątać akwarium, jeszcze muszę wypucować szyby. Ale teraz idę poszaleć na bicyklu, oczywiście zabierając ze sobą Yaesu FT60

[Olkus]

I znowu od tyłu... Zastosuj 0,5 A a zabezpieczenie przeciążeniowe przelicz na 0,6 A. Tylko pamiętaj aby układ zasilający stabilizator nie miał mniejszej wydajności prądowej. Bo będzie klapa.

Wydajność wyjdzie w testach, aczkolwiek trafo do przetwornicy nawijałem dość grubym drutem by był zapas (na tyle grubym by efekt naskórkowości nie dał się we znaki), z tego co pamiętam 0,7mm.

Bardzo ładne akwarium Wiem ile to roboty z czyszczeniem, sam kiedyś miałem w domu tyle że mniejsze.

Pozdrawiam,
A.

[Romekd]

Czołem.

Tak na szybko, bo mogę spędzić tylko chwilę przy komputerze, to widzę dwie wady przedstawionego układu. Pierwszą jest to, że tranzystor M1 typu IXTP08N100D2 wydaje mi się nieco "przewymiarowany", co wiąże się z większymi jego pojemnościami i gorszymi parametrami jako źródła prądowego. W tym miejscu przy napięciu do 500 V i prądzie w okolicach 1 mA w zupełności wystarczyłby LND150 w obudowie TO-92.

W pierwszym szkicu tego układu celowałem w prąd w okolicach 3 mA, żeby zapewnić prąd zarówno dla TL431, jak i diody Zenera. Przy takim prądzie, moc rozpraszana przez tranzystor źródła prądowego będzie za duża dla LND150. Uważam, że nawet w zmienionym układzie, który potem zamieściłem, LND150 nie będzie wystarczający. Kolega Olkus chce zasilać stabilizator z 420V, zakładam minimalne napięcie wyjściowe 100 V. Daje to nieco ponad 300 V spadku napięcia na źródle prądowym w najgorszym przypadku. TL431 w najgorszym przypadku potrzebuje do poprawnej pracy 1 mA. Żeby źródło z tranzystorem LND150 zapewniło co najmniej 1 mA niezależnie od rozrzutu parametrów, powinien on pracować z bramką zwartą ze źródłem, bo Idss, czyli prąd drenu przy zerowym napięciu bramka-źródło wynosi od 1 do 3 mA. Teraz pojawia się problem z mocą rozpraszaną. Przy spadku napięcia 300 V i prądzie 1 mA mamy 300 mW i jest ok, ale przy prądzie 3 mA mamy już smażalnię. Możemy oczywiście powiedzieć, że dajmy rezystor ustalający prąd i dobieramy go do konkretnego egzemplarza LND150, żeby uzyskać 1 mA, ale ja bardzo nie lubię niczego dobierać, wolę dać IXTP08N100D2, dobrać rezystor tylko raz, żeby prąd wynosił typowo 2 mA powiedzmy i nie martwić się, że prąd będzie za mały, albo LND150 się ugotuje. Nie sądzę, żeby w tym wypadku większe pojemności miały tak duże znaczenie, tak naprawdę układ jest stosunkowo powolny, choćby ze względu na 1 kOm między wzmacniaczem błędu na bramką szeregowego tranzystora.

Ja "celowałem" bardziej w prąd wyjściowy źródła w okolicach 1 mA. Ta wartość prądu jest zbyt mała jak dla przestarzałego UL1550, ale dla diod Zenera o napięciu stabilizacji w okolicach 33 V wydaje mi się wystarczająca. W tym miejscu układu najlepiej sprawdzą się diody Zenra o mocy 0,3...0,5 W. Dla stosowania diod o większej mocy nie widzę żadnego uzasadnienia. Dla popularnych kiedyś diod Zenera serii BZX79 firmy Philips z przedziału napięcia 27...75 V typowym prądem polaryzacji było 2 mA (dla tej wartości określane było napięcie podane na obudowie elementu, w jego symbolu), jednak pozostałe parametry podane zostały również dla prądu o wartości 0,5 mA.

1 mA prądu dla stabilizatora LM4040-10.0 (3 połączone szeregowo sztuki dla uzyskania napięcia 30 V) stanowi nawet wartość za dużą, gdyż układ pracuje poprawnie już z prądem mniejszym od 100 μA


Kiedyś przetestowałem kilkaset układów TL431 od różnych dostawców i różnych producentów. Bezpieczna wartość prądu określona została dla niego w katalogu jako 1 mA...100 mA, jednak typową wartością, przy której zdecydowana większość układów zaczyna już prawidłowo w normalnych warunkach działać, i która została podana w nocie katalogowej wynosi 0,5 mA, a przeprowadzone przeze mnie testy pokazały, że dla wszystkich badanych układów poprawna praca występowała przy prądzie 700...800 μA.

Wiedziałem, że diody Zenera o niskim napięciu progowym są kiepskie, ale nie wiedziałem, że aż tak. Twoje wyniki pomiarów to składnica skarbów. Tak jak napisałeś można użyć dwóch szeregowo połączonych diod LED, myślę też, że dioda Zenera 6V8, jak na Twoim schemacie*, będzie wystarczająca. W nocie aplikacyjnej znalazłem coś takiego

W układzie stabilizatora wejście REF TL431 jest połączone z wyjściem poprzez rezystory o stosunkowo wysokiej rezystancji, więc prąd powinien być ograniczony do bezpiecznej wartości.

*Jak zwykle, gdy coś wymyślę, okazuję się, że RomekD coś takiego zrobił 20 lat temu, pomierzył i ma gdzieś na dysku kilkadziesiąt plików z wynikami pomiarów

Szczególnie kiepskie są diody Zenera o napięciach z zakresu 2...3 V, później jest już znacznie lepiej, a już całkiem nieźle potrafią się zachowywać diody o napięciach z przedziału 6,2...7,5 V (w tym zakresie produkowane były diody o "referencyjnych" parametrach - najniższej rezystancji dynamicznej i najmniejszym współczynniku temperaturowym napięcia). Powyżej tego zakresu charakterystyka diod jest jeszcze bardziej "prostokątna", ale wraz ze wzrostem napięcia rośnie szeregowa rezystancja różniczkowa i współczynnik temperaturowy.

Gdyby skala na wykresach była logarytmiczna, a nie liniowa, charakterystyki diod o niskim napięciu stabilizacji wyglądałby jeszcze dużo gorzej...

W pracy zawodowej spotkałem się z układami "431" o bardzo różnych parametrach i odmiennym zachowaniu w układzie. Na pewno zrealizowane zostały na wiele różnych sposobów (z pewnością miały inne schematy wewnętrzne, inne poziomy szumów /te potrafiły się różnić dość znacznie/, inne "pasmo przenoszenia"...).

Wczoraj na szybko sprawdziłem prądy drenów 10 sztuk losowo wybranych (z kilkuset sztuk kupionych w różnym czasie u kilku dystrybutorów) tranzystorów LND150. Zmierzyłem prądy przy zwartej bramce ze źródłem przy napięciu Uds=10 V, a także w obwodzie typowego źródła prądowego z dodatkowym rezystorem w obwodzie bramka-źródło o wartości 289,8 Ω i 998,0 Ω. Prądy dla źródła z rezystorem sprawdziłem dla napięcia równego 10 V i 500 V, a na podstawie przyrostów wartości prądów wyliczyłem rezystancję "dynamiczną", którą zamieściłem w ostatniej kolumnie tabel. Poniżej zdjęcie testowanych tranzystorów i tabelki w wartościami prądów.

Co do tych pomysłów układów, to również mnie często zaskakujesz, przedstawiając rozwiązane inteligentnie i nowocześnie rozwiązane, czasami nawet intrygujące - często mam ochotę sprawdzić ich działanie, tylko czasu brakuje i to tak bardzo, że jestem o kilka stron wstecz za Wami, piszącymi w tym wątku...

Pozdrawiam
Romek