摘 要： 以集成电路稳压管为例，研究国产化器件的替代选用，通过长期的论证考察和试验验证，对稳压管电路原理进行了分析，反复进行试验，经过试验数据分析论证，选择国内生产工艺成熟、资质能力深厚的厂家提供的货架产品。通过一系列工艺试验攻关，国产稳压管能够满足产品使用要求，稳压管的国产化替代工作取得了实质性的突破。
关键词： 稳压管；原理；试验；分析；改进
随着我国在武器装备[1]，载人航天和空间探测等领域的飞速发展，同美国、俄罗斯之间的差距正在不断缩小，但同时美国和欧洲在军用电子方面也迅速扩大禁运品种和禁运范围，这对我国宇航产品和武器型号的生产都造成了重大影响，进口元器件国产化替代已经成为当前的一种必然趋势。
由于进口稳压管CA3085A断档缺件，无法采购，为了满足生产的需求，需要启动断档器材的替代工作。而且稳压管的缺件，影响红外产品生产任务的交付，形势紧迫，国产化替代迫在眉睫。
1 稳压管电路原理分析
稳压管主要用在红外产品的电源板上，电路原理[2]为：26 V电源经集成稳压管CA3085A和调整三极管3Q1变压后输出23 V电源，23 V电源再经另一只集成稳压管CA3085A和调整管3Q2变压后输出11.5 V电源，即形成产品需要的23 V、11.5 V。
集成稳压管CA3085A内电路由启动电路、参考电压源、误差电路、保护电路、调整电路构成[3-5]。CA3085A正常工作时其功能相当于一个参考电压源，第5、6脚输出参考电压1.6 V，同时由调整三极管发射极提供电流，通过R7、R8或R9、R10的串联分压作用，使调整管集电极输出23 V或11.5 V电压。图1中C3、C4、C5、C6为输入、输出滤波电容。其中IC2、Q1、Z12、D14、Z11、R4~R8、C3~C6组成23 V稳压源，输入为26 V。集成稳压块IC2（CA3085A）的最大稳压输出电流为120 mA。而23 V电源需输出500 mA电流，故加Q1（2N3741）管扩流，也作调整管用。
IC2第3脚为不稳压输入端，第2脚为电流扩展端，分别接于调整管Q1（2N3741）的发射极和基极。正常时两脚电压不超过0.6 V，使Q1工作在线性放大区。输入电压的变化将通过IC2第2脚输出，控制Q1基极电位，使输出电压稳定。
输入电压26 V至IC2第3脚，IC2第6脚输出稳定电压值为1.6 V，则R8上的电流为ImA，R6～R8为反馈网络，正常时，IC2第6脚为反向输入端，因输入阻抗很大，近似不吸收电流，该电流经R6、R7和R8，通过R6与R7的并联电路而没有分流，输出电压为
R6为23 V调节电阻（通常在250 k?赘左右）以准确调节23 V电压。
Z12、D14为短路保护，正常工作时，IC2第7脚小于23 V，Z12、D14不导通，当23 V输出有短路时，Z12、D14导通，IC2第7脚为3.4 V，使IC2第2脚近似输入电压，这样Q1管e、b电压相等，处于截止状态，使输出为0，26 V压降在Q1管上，保护了电源电路。
IC2第8脚为限流保护端，R4并R4与Z11、R5组成限流保护电路。正常时Z11上电压小于稳压值18 V。当输出电流逐渐增加时，第8脚电压逐渐增大，Z11上电压亦渐增。当第8脚增大到超过18 V时，Z11提供分流并稳压至18 V。若此时输出电流再增加至超过500 mA，因IC2第8脚稳压至18 V，将使第1脚电位增高，从而使IC2第2脚电位增高。则使Q1管b、e电位接近，Q1截止，电路保护。23 V、11.5 V电压工作原理框图如图2所示，稳压管电路结构图如图2所示。
2 技术分析
2.1 可行性分析
随着科学技术的进步[6]，国内元器件制造厂家的技术能力和制造设备也随之有了优越的进步，制造水平近几年发展十分迅速，用国产的元器件替代断档的进口器件已经成为可能。
本次替代选用的元器件[7]生产厂家均为我院合格供方，在国内同行业中是技术力量雄厚、产品质量可靠的厂家，并每年给我院提供大量其他规格的高质量产品，可以得出：元器件替代是非常可行的。
2.2 替代的风险分析
本次电子元器件替代没有风险，主要有以下几个原因。
（1）对电子元器件在电路的工作原理进行了分析；
（2）对国产元器件生产厂家都进行了资质和生产能力的考察，均为合格供应单位；
（3）选用替代的国产元器件均为货架产品，生产工艺成熟，质量等级满足要求；
（4）对国产元器件都要进行充分的验证。
3 替代的原则
3.1 替代的迫切性
集成电路（稳压管）CA3085A停产多年，近3年寻到的市场库存资源为99年前产品。另外，因红外型号产品要求的温漂检测[10]项目，产品很难达到要求；99年的进口稳压管年限太长，已超过了器件使用寿命，稳压管决定着红外产品的任务交付，国产化替代工作，势在必行。
3.2 替代厂家的选择
替代选用厂家[3]：715厂、970厂、749厂。此3个厂家均在我院合格供应商名录中，是长期合作单位，提供的相关替代产品、同系列产品已提供给我院其他型号及航天等单位使用，质量稳定。同时在2010年1月、3月，用户使用代表、型号总师、工程部、物资部等单位分别对国产替代厂家认证情况、质量管理情况、生产能力、销售管理等进行了现场考察。考察组认为被考察厂家产品质量控制有效，符合合格供应商管理的各项要求。
4 试验验证
对749厂首批提供的JW3085A稳压管进行了电源板常温试验和组件高低温循环替代试验，23 V试验编号为：1#、3#，11.5 V试验编号为2#、4#，23 V试验数据如表1所示，11.5 V试验数据如表2所示，从表格中数据可以看出，稳压管性能参数受通电时间及温漂影响较大。而且可以看出，稳压管参数指标在常温、高低温不是很稳定。
5 问题处理措施
5.1 厂家方案改进
根据试验数据情况赴厂家进行探讨和沟通，分析问题并确定改进方案，改进方案如下。
（1）电压拉偏：从稳压管内部电路结构进行分析，晶体管特性决定着电压抑制能力。
（2）静态电流过大：减少内部电路电阻扩散容度，从而使静态电流减小，使功耗降低。
（3）基准电压和温漂过大：降低内部电路齐纳二极管负端电压，从而降低基准和温漂。
对改进后产品进行了上述相关试验并进行了对比分析，结果无法满足产品使用指标要求。
5.2 替代过程中的瓶颈
由于749厂提供的稳压管已满足不了产品使用要求，红外产品任务形势严峻，稳压管的替代不成功和进口稳压管的断档都严重制约了红外产品的顺利生产。
5.3 解决措施
由于749厂机构调整，生产线改造，为我院提供的3批JW3085A稳压管性能指标均不能满足使用要求。为了保证产品质量，降低替代风险，在替代器件[8]和生产厂家的选择工作中遵循了以下原则。
（1）选择在同行业中技术力量雄厚、产品质量可靠的国内元器件生产厂家；
（2）选择与我院有长期合作且供货稳定的元器件生产厂家；
（3）尽量选用货架产品，因为货架产品工艺比较成熟，生产比较稳定；
（4）尽量选用质量等级高于国外或者与国外同级的产品。
根据以上原则，经军院双方协商、考察后，选择了长期为我院供应优质器件的970厂作为国产替代器件的生产厂家，根据《断档器材替代技术分析报告》中对国内外器件总体对比分析可知，国产器件在性能指标、质量等级、封装情况等方面都与进口器件相当。
6 改进型稳压管试验验证
对970厂提供的稳压管BJY3085A进行常温及高低温度试验，23 V和11.5 V试验数据分别如表3、表4所示，稳压管BJY3085A外观图如图3所示。
通过稳压管BJY3085A试验得出以下结论。
（1）国产器件BJY3085A在电源板上未与其余元件发生干涉或短路，满足印制板装配要求，能够与进口器件CA3085A在装配上实现互换；
（2）国产器件BJY3085A在常温及高低温温度循环试验中，性能测试正常，满足产品环境使用要求；
（3）国产器件BJY3085A和进口器件CA3085A在电源板、电子组件性能测试中指标完全一致。
通过以上分析，970厂提供的国产器件BJY3085A能够满足性能指标要求，经过长期的试验论证和考察，国产化稳压管替代技术问题得以解决，稳压管替代成功，这为红外产品的生产提供了强有力的保障，也对其他国产化器件的替代起了借鉴作用[9]。
参考文献
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[5] 田智文.一种带有保护电路的直流稳压电源的设计[D].西安：西安电子科技大学，2011.
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[9] 洪云翔.一种新型高稳定度恒流稳压管的研制[J].半导体技术，1991（1）：80-81.