В радиолюбительской практике нередко возникает необходимость проверки высоковольтных нелинейных элементов: варисторов, защитных диодов, высоковольтных стабилитронов, неоновых ламп, газовых разрядников, высоковольтных светодиодных матриц. В этом поможет предлагаемый вниманию читателей прибор.
Номенклатура элементов, используемых в радиоэлектронике, весьма широка и постоянно расширяется. Поскольку радиолюбителям приходится часто иметь дело с радиоэлементами, бывшими в употреблении, возникает необходимость проверки их исправности. Да и новые элементы желательно проверять, чтобы уменьшить вероятность возникновения отказов. Исправность многих радиоэлементов можно проверить с помощью мультиметра, для других существуют специализированные измерители и тестеры. Но есть радиоэлементы, определение исправности которых или их идентификация затруднены. В первую очередь, это высоковольтные элементы, такие как варисторы, супрессоры, неоновые лампы, как индикаторные, так и защитные, стабилитроны и некоторые другие. Это обусловлено тем, что для их проверки требуется источник высокого напряжения, которого обычно в лаборатории радиолюбителя нет. В некоторых случаях для этого можно использовать сеть 230 В, но это небезопасно. В такой ситуации поможет устройство, описание которого приводится далее.
Прежде чем переходить к описанию конструкции тестера, следует напомнить об элементах, для проверки которых он предназначен. Варистор (от лат. variable - переменный и resistor - резистор) - это полупроводниковый прибор, имеющий два вывода, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения, т. е. его вольт-амперная характеристика - нелинейная (рис. 1). При превышении напряжением определённого порога, называемого классификационным напряжением UK, сопротивление варистора резко уменьшается в несколько десятков или сотен тысяч раз. Такая вольт-амперная характеристика обуславливает и основное назначение варисторов - защита различной радиоэлектронной аппаратуры, например, сетевых блоков питания, от бросков напряжения.
Рис. 1. Вольт-амперная характеристика варистора
У распространённых варис-торов классификационное напряжение измеряют обычно при токе 1 мА. Это напряжение может быть от нескольких вольт до нескольких сотен и тысяч вольт. Самыми распространёнными являются варисторы с Uк = 100...500 В. Существуют ещё несколько основных параметров варисторов [1], но это, как и его конструкция, не тема этой статьи, поскольку для проверки исправности варистора в первую очередь необходимо определить именно классификационное напряжение.
Супрессор или защитный диод - полупроводниковый прибор на основе p-n перехода (одного или двух), он предназначен для ограничения напряжения на контролируемой цепи. Принцип его работы аналогичен стабилитрону, и он имеет аналогичную вольт-амперную характеристику, а один из основных параметров, по которому можно определить его исправность - напряжение пробоя. Супрессоры бывают несимметричные и симметричные. При различной полярности напряжения и небольшом токе можно определить напряжение пробоя и тем самым идентифицировать прибор или проверить его исправность.
Неоновые лампы, хотя и нечасто, но используются в различных электро- и радиоприборах как индикатор наличия сетевого напряжения, иногда на них делают релаксационные генераторы. У неоновой лампы есть несколько основных параметров, два из них - напряжение зажигания и напряжение горения.
Таким образом, для построения тестера потребуется источник высокого напряжения, который можно собрать на основе DC-DC преобразователя. Причём он должен обеспечивать постоянное выходное напряжение от 0 до 1000 В, быть безопасным, а значит, маломощным, не бояться короткого замыкания в нагрузке и обладать свойствами ограничителя тока, чтобы не вывести проверяемый элемент из строя. Такой преобразователь в готовом виде можно "добыть" в старом планшетном сканере для формата А4. Обычно преобразователь собран на отдельной печатной плате и предназначен для питания цилиндрической люминесцентной лампы, которая освещает копируемое изображение или текст.
Рис. 2. Внешний вид преобразователя
Рис. 3. Схема преобразователя
Внешний вид одного их таких преобразователей показан на рис. 2. Он часто размещается на подвижной каретке, на которой закреплена лампа. Схема этого преобразователя
показана на рис. 3. Нумерация элементов соответствует маркировке на печатной плате. Номинальное напряжение питания преобразователя - 12 В. Он является резонансным и работает на частоте несколько десятков килогерц. Схемы других аналогичных преобразователей могут незначительно отличаться. На выходе преобразователя установлен балластный конденсатор С2, который ограничивает выходной ток в случае возникновения короткого замыкания в нагрузке. Таким образом, этот преобразователь не боится коротких замыканий, что очень важно.
Рис. 4. Схема тестера варисторов, супрессоров и т. п.
На основе преобразователя можно сделать несложный тестер варисторов, супрессоров и т. п., схема которого показана на рис. 4. Диод VD1 защищает устройство от неправильной полярности питающего напряжения. Конденсатор С1 необходим, если такого конденсатора нет на плате преобразователя. Выходное напряжение преобразователя выпрямляет диодный мост VD2, конденсатор С2 сглаживает пульсации. Такой преобразователь работоспособен в большом интервале питающих напряжений, причём выходное напряжение практически линейно зависит от напряжения питания. Эта зависимость (без нагрузки) показана на рис. 5.
Рис. 5. Зависимость выходного напряжения от напряжения питания преобразователя
Пользуются таким тестером следующим образом. К гнёздам Х1 и Х2 подключают проверяемый радиоэлемент, к гнёздам XS2 - вольтметр. Чтобы он не влиял на результат измерения напряжения, его входное сопротивление должно быть не менее 10 МОм, желательно с автоматическим выбором пределов измерения напряжения, иначе измерения превратятся в мучения. Поэтому подходящими будут мультиметры серии aPpA. Затем от регулируемого источника питания 3...12 В с максимальным выходным током до 200 мА подают напряжение, начиная с минимального. Плавно увеличивают напряжение и контролируют напряжение вольтметром. По изменению напряжения можно судить о параметрах элемента. Для варисторов рост напряжения должен резко замедлиться при достижении классификационного напряжения. Для супрессора рост напряжения практически прекратится.
В этом тестере можно применить любой выпрямительный мост с максимальным допустимым напряжением не менее 1000 В, к тому же он должен быть работоспособен на частоте несколько сотен килогерц. Диод VD1 может быть любым выпрямительным с допустимым прямым током не менее 300 мА. Конденсатор С1 - оксидный, С2 - керамический или плёночный высоковольтный, такие конденсаторы используются в драйверах КЛЛ.
Следует отметить, что этот тестер можно использовать как временный, поскольку пользоваться им не очень удобно из-за того, что приходится вручную изменять напряжение, а выходное напряжение ничем не раничено. К тому же процесс измерения желательно хотя бы частично автоматизировать.
Продолжение следует
Автор: И. Нечаев, г. Москва