Об использовании светодиодов для стабилизации напряжения paдиолюбителям-конструкторам известно давно. Однако возможности этих элементов в качестве стабилизаторов оказались существенно более широкими, чем предполагалось ранее. О результатах своих экспериментов рассказывает автор этой статьи.
Одним из элементов, часто используемых в радиолюбительской практике, является стабилитрон. Если взглянуть на номенклатуру выпускаемых промышленностью стабилитронов, легко увидеть, что подавляющее число их типов имеют напряжение стабилизации от 3 до 15 В. Для стабилизации меньших значений напряжения чаще всего применяют стабисторы, обычные диоды в прямом включении или светодиоды в стандартном включении [1]. Стабилизировать напряжение питания маломощных нагрузок можно и с помощью обратносмещенных переходов транзисторов |2].
Выбор стабилитронов с напряжением стабилизации 15...35 В заметно более скуден, и они менее доступны. Нередко приходится использовать последовательно включенные два-три стабилитрона на меньшее напряжение, что, однако, не всегда удобно. К тому же талой "стабилитрон" может оказаться слишком громоздким.
В подобных случаях выручат светодиоды, которые широко распространены и более дешевы. Практика показала, что обычные светодиоды можно использовать как стабилитроны с напряжением стабилизации 12...35 В, если включить их в обратной полярности. При этом нужно помнить, что светодиоды одной серии бывают разного цвета свечения и имеют разное напряжение стабилизации. Так, у светодиодов красного свечения напряжение меньше, чем у зеленого, что позволяет подобрать экземпляр с требуемыми параметрами.
На рис. 1 изображена схема параметрического стабилизатора напряжения на светодиоде. По этой схеме несложно собрать испытательный стенд для экспериментов. На рис. 2 представлены ВАХ некоторых светодиодов в стабилитронном включении.
Как свидетельствует практика, большинство светодиодов пригодны для работы в качестве стабилитронов, а вот АЛ360Б - нет, из-за слишком большого дифференциального сопротивления. Интересно, что некоторые экземпляры, в основном зеленого свечения, выдерживали обратное напряженке 50 В и более. Расчет показывает, что дифференциальное сопротивление светодиодов-стабилитронов находится в пределах 60...300 Ом -это вполне приемлемо для большого числа практических случаев. Лучшим по этому параметру из всех испытанных оказался светодиод АЛ102Б.
Очевидно, что подобным образом можно использовать и другие, не отраженные на рис. 2, светодиоды, а также светодиодные цифровые и буквенно-цифровые индикаторы, например семиэлементные. В тех случаях, когда часть такого индикатора вышла из строя и его по прямому назначению использовать нельзя, он вполне пригоден в качестве своеобразного набора стабилитронов.
На рис. 3 изображены ВАХ отдельных элементов таких индикаторов, включенных по схеме на рис. 1. Установлено, что в одном индикаторе максимальный разброс напряжения стабилизации элементов достигает 5 В. Это позволяет выбрать наиболее подходящее ее значение.
В заключение - несколько слов о выборе элементов стабилизатора и режимов. Номинал резистора R1 определяют по формуле: R1=(Uвх-Uст)/(Icт+Iн). При выборе номинального значения тока стабилизации следует учитывать, что при малом токе (0,2 мА и менее), как, впрочем, и у всех стабилитронов, на светодиоде присутствует заметная шумовая переменная составляющая (20...30 мВ) напряжения стабилизации. Ее можно значительно уменьшить включением конденсатора С1.
Максимальный же ток стабилизации Iст макс. ограничен предельно допустимой мощностью рассеяния на светодиоде Icт макс. < P макс./UCT, которая для большинства светодиодов находится в пределах 0,05...0,15 Вт.
Установлено, что температурный коэффициент напряжения стабилизации светодиодов положителен, но его численное значение измерено не было. По видимому по TKH стабилизации светодиоды близки к стабилитронам на соответствующее напряжение.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алешин П. Светодиод в низковольтном
стабилизаторе напряжения. - Радио, 1992, №12, с. 23.
2. Перлов В. Транзисторы и диоды в качестве
стабилитронов. - Радио, 1976, №10, с. 46.
РАДИО № 3, 1997 г.
