KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2017

PYTANIE NR 11.
W przedstawionym na rysunku stabilizatorze wystąpiło zwarcie jednego z elementów. Wskaż, który podzespół uległ uszkodzeniu. Woltomierz prądu stałego wskazuje około 5 V.
Ilustracja przedstawia schemat stabilizatora napięcia z wykorzystaniem układu scalonego μA7805.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zwarcie elementu w stabilizatorze często powoduje "ściąganie" napięcia do poziomu wymuszanego przez element ograniczający. Dioda Zenera po zwarciu zachowuje się jak bardzo mała rezystancja i może zdominować pracę układu, dając w pomiarze około 5 V. Kondensatory zwykle powodują spadek lub tętnienia, a nie stabilny poziom.

Pełne wyjaśnienie:

W stabilizatorach napięcia spotyka się elementy, które ustalają lub ograniczają napięcie (np. diody Zenera) oraz elementy, które filtrują i stabilizują dynamicznie (kondensatory). W zadaniu podano kluczową informację diagnostyczną: wystąpiło zwarcie jednego z elementów oraz pomiar napięcia stałego wynosi około 5 V.

Odpowiedź "Dioda Dz" jest poprawna, ponieważ dioda Zenera (oznaczana często jako "Dz") należy do elementów, które mogą wpływać na poziom napięcia węzła w sposób "twardy". Zwarcie takiej diody oznacza, że zamiast zachowywać się jak element o określonym napięciu przebicia, staje się praktycznie przewodnikiem o małej rezystancji. W zależności od miejsca włączenia w stabilizatorze, może to powodować wymuszenie nietypowego punktu pracy i obserwację napięcia zbliżonego do wartości wynikającej z topologii układu (tu: ok. 5 V).

  • "Kondensator C1" oraz "Kondensator C2" w typowych aplikacjach stabilizatorów liniowych pełnią rolę filtracji/odsprzęgania na wejściu i wyjściu. Zwarcie kondensatora najczęściej prowadzi do silnego obciążenia zasilania, spadku napięcia, zadziałania ograniczeń prądowych lub niestabilnej pracy, a nie do uzyskania powtarzalnego, "sensownego" napięcia około 5 V.
  • "Układ μA7805" to stabilizator 5 V. Jego uszkodzenia oczywiście się zdarzają, ale w zadaniu wskazano zwarcie "jednego z elementów" w stabilizatorze i objaw odpowiada sytuacji, w której element ograniczający (taki jak dioda Zenera) przejmuje dominującą rolę. Dodatkowo zwarcie samego stabilizatora często skutkuje przeciążeniem i spadkiem napięcia do wartości znacznie niższych lub do zera (zależnie od konstrukcji i zabezpieczeń), a niekoniecznie stabilnym ~5 V.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w zadaniu pojawia się informacja o zwarciu oraz podany jest konkretny poziom napięcia, zwykle chodzi o element, który w normalnej pracy odpowiada za odniesienie/ograniczenie napięcia (Zener, transil, dioda zabezpieczająca), a nie o kondensator filtrujący.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Dioda Zenera to dioda pracująca w kierunku zaporowym w obszarze przebicia, dzięki czemu może utrzymywać w przybliżeniu stałe napięcie odniesienia. W stabilizatorach bywa używana do wyznaczania poziomu napięcia, ograniczania przepięć lub jako element zabezpieczający wrażliwe węzły układu.
Gdy dioda Zenera ulegnie zwarciu, przestaje "ustalać" napięcie jak element odniesienia i zaczyna zachowywać się jak prawie idealny przewodnik. Taki stan potrafi zdominować pracę stabilizatora i wymusić nietypowy punkt pracy, co może dawać pomiar określonego napięcia zamiast prawidłowej regulacji.
Oznaczenie "Dz" jest często stosowane na schematach jako skrót od "dioda Zenera". W praktyce szkolnej i serwisowej spotyka się je przy elementach stabilizujących lub ograniczających napięcie. Zawsze warto też sprawdzić opis elementu (wartość napięcia Zenera) w dokumentacji.
Kondensatory przy 7805 zwykle filtrują zakłócenia oraz zapewniają stabilność pracy układu (odsprzęganie wejścia i wyjścia). Pomagają zmniejszyć tętnienia i zapobiegają wzbudzeniom. Zwykle nie "ustalają" napięcia na konkretnej wartości tak jak element odniesienia (np. dioda Zenera).
Najczęściej nie. Zwarcie kondensatora powoduje silne obciążenie źródła zasilania, spadek napięcia, przegrzewanie elementów albo zadziałanie zabezpieczeń prądowych. Objawem są raczej duże spadki napięcia, brak zasilania lub niestabilne wskazania, a nie "ładne" stałe 5 V.
Typowe podejście to pomiar napięcia na wejściu i wyjściu stabilizatora oraz ocena obciążenia. Jeśli na wejściu jest odpowiednie napięcie, a na wyjściu brak napięcia lub jest ono mocno zaniżone, można podejrzewać 7805 lub zwarcie w obciążeniu. Pomocne bywa też sprawdzenie nagrzewania.
W zadaniach egzaminacyjnych taki pomiar najczęściej dotyczy wyjścia stabilizatora (napięcia zasilającego odbiornik). W praktyce serwisowej warto doprecyzować punkt pomiarowy: masa układu jako odniesienie oraz węzeł wyjściowy. Błędny punkt pomiaru może całkowicie zmienić wniosek.
Najczęściej myli się element, który "daje napięcie" (stabilizator), z elementem, który je ogranicza lub zabezpiecza (Zener/transil). Drugim błędem jest pomijanie wpływu zwarcia: kondensator po zwarciu zwykle przeciąża zasilanie, a dioda zabezpieczająca może "ściągać" napięcie. Warto mierzyć kilka węzłów.
Tak, w typowych zastosowaniach zaleca się kondensatory odsprzęgające przy wejściu i wyjściu, aby zapewnić stabilność i dobre tłumienie zakłóceń. Dokładne wartości i typy zależą od noty katalogowej oraz warunków pracy (długość przewodów, obciążenie, zakłócenia). Ich brak może powodować wzbudzenia.
Ćwicz czytanie prostych schematów zasilaczy: mostek/filtr, stabilizator 78xx, diody zabezpieczające, kondensatory. Ucz się typowych objawów usterek (zwarcie, przerwa, przebicie) i tego, jak wpływają na napięcia węzłów. Pomaga też praca z notami katalogowymi i pomiary na płytce.
info

Statystycznie 31% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Według specjalistów z branży: "Zwarcie elementu w stabilizatorze często powoduje "ściąganie" napięcia do poziomu wymuszanego przez element ograniczający."

Źródła:

  • Texas Instruments, "LM7805/LM340 3-Terminal Positive Regulators Datasheet (Rev. …)", sekcje: Typical Application, Input/Output Capacitors, Protection Features, https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm7805.pdf (dostęp: 2026-03-01)
  • onsemi, "MC7800/MC7805 Series Positive Voltage Regulators Datasheet", sekcje: Application Information, Protection, https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc7800-d.pdf (dostęp: 2026-03-01)
  • All About Circuits, "Zener Diodes", opis zasady działania i zachowania przy uszkodzeniach/odchyleniach, https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-3/zener-diodes/ (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Nota katalogowa stabilizatorów 7805/78xx (sekcje: typowe aplikacje, wymagane kondensatory, zabezpieczenia)
  • Podręcznik do podstaw elektroniki analogowej: diody Zenera i stabilizacja napięcia
  • Materiały dydaktyczne do ELM.5 z zakresu zasilaczy i stabilizatorów

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego