Test Zener diode

В статье [1] было описано применение ЖКИ М269 с интерфей­сом I²C в многофункциональных часах. Авторы предлагают ещё один вариант использования такого индикатора.

У любого радиолюбителя постепенно накапливается много радиоэлемен­тов, ещё пригодных для использования, но с неразборчивой или непонятной маркировкой. Авторы статьи встрети­лись с такой проблемой, когда искали нужный стабилитрон среди множества двухвыводных полупроводниковых при­боров в похожих корпусах. Без прибо­ров нельзя узнать точное напряжение стабилизации даже стабилитронов с разборчивой и понятной маркировкой. Например, стабилитроны серии Д814 с одинаковыми индексами имеют раз­брос напряжения стабилизации более 1 В.

В связи с этим было решено разрабо­тать прибор, позволяющий определить напряжение стабилизации и полярность стабилитрона с напряжением стабили­зации до 50 В. Чтобы иметь возмож­ность проверять приборы разной мощ­ности, было запланировано проводить измерения при разных значениях тока.

Схема испытателя изображена на Figure. 1. Элементная база для него была выбрана исходя из доступности и наличия. Однако для упрощения схемы пришлось применить двухканальный 12-разрядный rail-to-rail ЦДЛ LTC1454LCS [2] и rail-to-rail по входу и выходу сдво­енный ОУ LT1490CS8 [3].

Внешний источник питания, обеспе­чивающий переменное или постоянное любой полярности напряжение 10… 15 В при токе до 200 мА, соединяют через диодный мост VD3 с микросхемой DA2 LT1270CT [4], включённой по схеме обратноходового повышающего пре­образователя с демпферной цепью VD5VD6 и трансформатором Т1. Преоб­разователь имеет два выхода. Напряже­ние +49,5 В на первом выходе устанав­ливают подборкой резисторов R15 и R16. Выходное напряжение +5 В обес­печивает интегральный стабилизатор DA3.

Работой устройства управляет мик­роконтроллер PIC16F876A-I/SO (DD1), для программирования которого пред­назначен разъём XS1. Информацию о работе прибора микроконтроллер вы­водит на ЖК-индикатор М269 (HG1) по линиям RC3 (SCL) и RC4 (SDA).

Выводы проверяемого стабилитрона подключают в произвольном порядке к гнёздам XS2 и XS3. Нажатиями на кноп­ку SB2 выбирают ток, который будет протекать через этот стабилитрон в процессе проверки. Его значения 1 мА, 2 мА, 5 мА, 10 мА, 20 мА перебирают по кругу. Кнопкой SB1 запускают процесс проверки.

При подаче питания на индикаторе в течение двух секунд отображается над­пись “ZENER Test”, далее появляется сообщение об установленном токе 1 мА, затем прибор ожидает выбора другого тока или нажатия на кнопку SB1. После нажатия на неё микроконтроллер выво­дит на ЖКИ надпись “MEAS” (measure — измерение) и записывает последова­тельным кодом в двухканальный ЦАП DD2 24-разрядное слово К. Оно состоит из двух 12-разрядных слов К_d and K_{it is}, при­чём каждое из них задаёт напряжение на выходе своего канала ЦАП. Их значе­ния рассчитывают по формулам:

Здесь U_выхАU_выхВ — напряжения на выходах канапов А и В ЦАП, В; U_о6р=1,22 В — внутреннее образцовое напряжение ЦАП, равное 1,22 В; N=12 — разряд­ность ЦАП. Для получения требуемого тока I_ст от узла его стабилизации на ОУ DA4.2 и транзисторе VT6 требуется установить на выходе OUTB АЦП напря­жение

in the_выхА = R25·I_ст ,

а от узла стабилизации на ОУ DA4.1 и транзисторе VT4 — на выходе OUTA АЦП напряжение

in the_выхB = R26·I_ст ,

При указанных на схеме номиналах резисторов R25 и R26 100 Ом для тока 1 мА напряжение на выходе ЦАП долж­но быть 0,1 В.

Далее программа микроконтроллера одновременно открывает транзисторы VT1, VT2, а с ними полевые транзисторы VT3, VT5 для создания установившегося режима стабилизации тока. В этом ре­жиме через проверяемый прибор ток не течёт.

Затем программа закрывает ключ на транзисторах VT2 и VT5. Стабилизиро­ванный ток течёт через проверяемый стабилитрон в условно прямом направ­лении от гнезда XS2 к гнезду XS3. Микроконтроллер поочерёдно изме­ряет напряжения на обоих выводах ста­билитрона через резистивные делители напряжения R4R7 и R9R12 и повторите­ли на ОУ DA1.1 и DA1.2, а затем вычис­ляет их разность.

Повторители необходимы для того, чтобы обеспечить для входов АЦП мик­роконтроллера низкое выходное сопро­тивление источников сигнала (не более 2,5 кОм согласно документации на мик­роконтроллер) при большом сопротив­лении резисторов делителей. Умень­шать их сопротивление нельзя, иначе создаваемая ими добавка к стабилизи­рованному току, текущему через испы­тываемый стабилитрон, становится сравнимой с этим током и даже может превысить его.

На следующем шаге ключ на транзис­торах VT2 и VT5 открыт, а на транзисто­рах VT1 и VT3 закрыт, чем направление тока через проверяемый стабилитрон изменяется на обратное. Измерение значений напряжения на гнёздах и вы­числение их разности выполняются повторно.

После этого надпись “MEAS” на ин­дикаторе сменяется надписью “READY” (готово) и в двух строках выводится измеренное падение напряжения на испытываемом стабилитроне при пря­мом и обратном направлениях тока.

Гнездо XS2, условно считающееся положительным, должно быть установ­лено вблизи знака “+”, выведенного во второй строке индикатора. В этой стро­ке выведено падение напряжения на стабилитроне, измеренное при вытекающем из гнезда XS2 токе. Падение напряжения, измеренное при токе, вы­текающем из гнезда XS3, выведено в первой строке.

Для проверки следующего стабилит­рона достаточно подключить его к при­бору взамен проверенного и нажать на кнопку SB1. При необходимости можно изменить ток стабилизации нажатиями на кнопку SB2.

On Figure. 2 показан результат провер­ки импортного стабилитрона 1N5368B при токе 10 мА. Как и положено, он ста­билизирует напряжение на обратной ветви вольт-амперной характеристики, а на прямой ведёт себя как обычный диод.

On Fig. 3 приведён вид индикатора после проверки двуханодного стаби­литрона 2С210Б при токе стабилизации 5 мА. Видно, что напряжение стабили­зации практически не зависит от направления протекающего через такой стабилитрон тока.

On Figure. 4 индикатор показывает ре­зультат проверки при токе 10 мА стабистора 2С113А, который стабилизирует напряжение на прямой ветви вольт- амперной характеристики, а на обрат­ной не проводит ток.

Как следует из таблицы, параметры, полученные с помощью испытателя, полностью соответствуют данным, представленным в справочной доку­ментации на проверенные приборы.

Испытатель стабилитронов собран на печатной плате, чертёж которой изображён на Figure. 5. Большинство устанавливаемых на ней деталей — в исполнении для поверхностного мон­тажа. В связи с отсутствием высоко­вольтных оксидных конденсаторов в таком исполнении в качестве С8 и С10 применены обычные алюминиевые оксидные конденсаторы с радиальны­ми проволочными выводами. Они уло­жены на плату параллельно её поверх­ности и закреплены проволочными хомутами.

Style device	Классификационный parameter	Значение, В
		Справочное	Measured
1N5368В	Напряжение стабилизации при токе более 1 мА	47	46,23
2С210Б	Напряжение стабилизации при токе 5 мА	9,12…10,92	10,07/1 ОЛб”*
	Несимметричность напря­жения стабилизации	0,38	0,09
2С113А	Напряжение стабилизации при токе 10 мА	1,17…1.43	1,23

* При разных направлениях тока.

Трансформатор Т1 намотан на коль­це из феррита 2000НМ типоразмера К20х12х6. Его обмотка I состоит из 30 витков, II — из 12 витков, III — из 60 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,4 мм. Межслойная и межобмоточная изоляция отсутствует. Выводы микро­схемы LT1270CT обрезаны и отформо­ваны под поверхностный монтаж. Гнёзда XS2 и XS3 — любые удобные для подключения щупов. Мы применили им­портные малогабаритные коаксиальные разъёмы и щупы с разноцветными зажимами “крокодил”.

Плата помещена в подходящий по размерам пластмассовый корпус. На его верхней панели из органического стекла расположены кнопки SB1, SB2, гнёзда XS2, XS3 и ЖКИ HG1. На боковой панели находится разъём для под­ключения внешнего источника питания.

Программа микроконтроллера напи­сана на языке С для компилятора mikroC for PIC 5.6.0. Правильно собранный ис­пытатель стабилитронов в настройке не нуждается. При первом включении про­верьте напряжение +5 В на конденсато­ре С9 и +49,5 В на конденсаторе С10.

LITERATURE

1. Абакумов Д., Кузин Ю. Часы-кален­дарь-термометр на PIC16F628A и ЖКИ М269. — Радио, 2015, №8, с. 39, 40.
2. LTC1454/LTC1454L Dual 12-Bit Rail-to- Rail Micropower DACs. — URL: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1454lfs.pdf (25.09.15).
3. LT1490CS8 Dual and Quad Micropower Rail-to-Rail Input and Output Op Amps. — URL: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/pdf (25.09.15).
4. LT1270CT 8A and 10A High Efficiency Switching Regulators. — URL: http://cds.linear. com/docs/en/datasheet/lt1270afc.pdf (25.09.15).

Download the file to the project (файл печатной платы в формате Sprint Layout 6.0 и программа мик­роконтроллера)

Author: А. АБАКУМОВ, Ю. КУЗИН, г. Тула
Source: Radio №2, 2016