1 Тема от Voldemar0

  • Voldemar0
  • Voldemar0
  • Участник
  • Неактивен

Тема: Стабилитрон уплыл

Привет!

Регулятор-понижайка напряжения (DC-DC, 30-50 вольт в 5 вольт, 2 а, flyback, в основе популярная 3842), самопальный, сдох внезапно. Был разработан и изготовлен в 2013 и вот, примерно в прошлом году, сдох. Эксплуатировался на e-bike, выдавал +5 для всяких видеорегистраторов и навиков.
Выгорели защитные зеннеры на выходе, в руках рассыпался силовой дроссель при попытке выпять.

И ещё обнаружился виновник: стабилитрон в feedback регулятора. Он должен держать 3.7v , но сейчас держит около 6v.
Т.е. не оторвался, не спёкся, а именно ушел по уровню. Рабочий ток около 4 ма. Стеклянный корпус, как у диодов д9.
Внутри S-образная пружинка видна. Скорее всего что-то из маломощной КС-серии. Две цветных полоски на корпусе.

Электролиты почти не пострадали, кроме одного, который совсем рядом с дросселем стоял (вспух, но по цифрам вполне живой).
Силовые ключ и диод тоже в порядке. Дроссель собрал новый, лит заменил, стабилитрон тоже.
Вроде всё работает.

Но вот не пойму: какой процесс происходил в этом стабилитроне так, чтобы ушли параметры перехода ?
Он не в обрыве и не замкнут, звонится как диод.

2 Ответ от avivanov76

  • avivanov76
  • Участник
  • Неактивен

Re: Стабилитрон уплыл

Есть предположение, но сначала вопрос: а что этот стабилитрон делал в feedback цепи? В даташите написано, что у 3842 опорный источник напряжения внутренний, снаружи стабилизировать особенно нечего. В feedback цепи вроде как просто делитель выходного напряжения должен быть. И точно ли стабилитрон виновник? Может, он просто из-за прожарки повышенным напряжением вышел на новый уровень стабилизации?

Вообще, в интернетах пишут, что есть два типа стабилитронов: с поверхностным и погруженным переходом. Стабилитроны с поверхностным переходом встречаются чаще. При этом они очень склонны к дрейфу напряжения стабилизации. У этого даже свое название есть: surface Zener drift или Zener walkout. Эффект ухода напряжения со временем делается слабее, поэтому для тех применений, где важна стабильность (например, в измерительных приборах), таким стабилитронам даже специально делают искусственное старение. То есть, держат в печке.

Причина ухода напряжения - посторонние примеси в полупроводнике. Вот описание отсюда:

Для кремния, покрытого оксидом SiO2, помимо заряда ловушек существует постоянный поверхностный заряд ионов в оксид. В пленке SiO2 вблизи границы раздела с кремнием возникает тонкий переходный слой, содержащий большое число дефектов типа кислородных вакансий (недостаток одного атома кислорода в молекуле SiO2), в котором образуется положительный заряд ионов Si+. Кроме того, в оксиде присутствуют, как правило, ионы щелочных металлов (особенно натрия), представляющие собой загрязнения структуры. Они могут очень медленно перемещаться под действием электрического поля, причем скорость движения увеличивается с ростом напряженности поля и температуры. С этим связана временная нестабильность параметров некоторых приборов.

Вот только насчет величины у меня сомнения. Обычная скорость ухода - 0.05% за 1000 часов. Чтобы напряжение на 60% ушло - тут что-то другое должно быть. Может, просто от рождения плохой экземпляр. Может, он сильно грелся и у него там время ускорилось. Либо корпус от тряски герметичность потерял и что-то с воздухом в него надуло. Ну или как вариант - ионизирующая радиация. В темноте он там не светится?

3 Ответ от Voldemar0 Отредактировано Voldemar0 (13-03-2026 08:02)

  • Voldemar0
  • Voldemar0
  • Участник
  • Неактивен

Re: Стабилитрон уплыл

>  В feedback цепи вроде как просто делитель выходного напряжения должен быть.

Уточнил названия: Гугл говорит, что у меня не flyback, а buck-топология.
Т.е. инвертор, но без гальванической развязки.

Там сделан нетипичный финт ушами: из-за довольно высокого напряжения питания я искал MOSFET с высоким Vсток-исток, нашел N-канальный (какой был дома в наличии, там около 60v или выше). Поэтому он работает c истоком на минусе питания, а выходная цепь имеет общим плюсовой провод.

И чтобы получить feedback я использовал оптопару. Стабилитрон определяет момент, когда оптопара начинает открываться. Т.е. feedback сделан как у настоящего flyback, а силовые цепи похожи на buck. Вечером схему прилеплю.

Если бы не высокое входное, я бы просто нашел готовый конвертор на ebay (2013-й год, я про Ali ещё не знал). Но вот, не нашлось ничего в тот момент. Позднее часто стала мелькать LM2596 в HV-версии.

То что стабилитрон уплыл - я не сомневаюсь, измерено уже.
Да и вся схема сейчас работает.

Меня сам физический процесс деградации заинтересовал.
Гугль говорит, что в такого рода стабилитронах деградирует сам контакт с полупроводником, но и какие-то ещё процессы могут быть. Вроде бы даже постепенная деградация самого перехода.