ГлавнаяВ помощь радиолюбителюЭлектронные блоки питанияСтабилизатор напряжения с защитой

Принципиальная схема стабилизатора приведена на рис. 1.6. Источником образцового напряжения служит термостабилизиро-ванный стабилитрон VD1. Для исключения влияния входного напряжения стабилизатора на режим стабилитрона его ток зада­ется генератором стабильного тока, построенным на полевом транзисторе VT1. Термостабилизация и стабилизация тока стаби­литрона повышают коэффициент стабилизации выходного напря­жения.

 

Образцовое напряжение поступает на левый (по схеме) вход дифференциального усилителя на транзисторах VT2.2 и VT2.3 микросборки К125НТ1 и резисторе R7, где сравнивается с напря­жением обратной связи, снимаемым с делителя выходного напря­жения R8, R9. Разность напряжений на входах дифференциаль­ного усилителя изменяет баланс коллекторных токов его транзисторов. Регулирующий транзистор VT4, управляемый кол­лекторным током транзистора VT2.2, обладает большим коэффи­циентом передачи тока базы. Это увеличивает глубину ООС и повышает коэффициент стабилизации устройства, а также умень­шает мощность, рассеиваемую транзисторами дифференциально­го усилителя.


Рассмотрим работу устройства более подробно. Допустим, что в установившемся режиме при увеличении тока нагрузки выходное напряжение несколько уменьшится, что вызовет и уменьшение напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT2.3. При этом ток коллектора также уменьшится. Это приведет к увеличению тока транзистора VT2.2, поскольку сумма выходных токов транзисторов дифференциального усилителя равна току, текущему через резистор R7, и практически не зависит от режима работы его транзисторов.

В свою очередь, растущий ток транзистора VT2.2 вызывает увеличение тока коллектора регулирующего транзисто­ра VT4, пропорциональное его коэффициенту передачи тока базы, повышая выходное напряжение до первоначального уровня, и позволяет поддерживать его неизменным независимо от тока на­грузки.

Для кратковременной защиты устройства с возвратом его в ис­ходное состояние введен ограничитель тока коллектора регулиру­ющего транзистора, выполненный на транзисторе VT3 и резисто­рах Rl, R2. Резистор R1 выполняет функцию датчика тока, протекающего через регулирующий транзистор VT4.

В случае превышения тока этого транзистора максимального значения (около 0,5 А) падение напряжения на резисторе R1 достигнет 0,6 В, т.е. порогового напряжения открывания транзистора VT3. Открываясь, он шунтирует эмиттерный переход регулирующего транзистора, тем самым ограничивая его ток примерно до 0,5 А, что вызывает падение выходного напряжения без срабатывания защиты от перегрузки по току.

Через некоторое время, пропор­циональное постоянной времени цепи R5, С1, это приводит к открыванию транзистора VT2.1 и дальнейшему открыванию тран­зистора VT3, закрывающего транзистор VT4. Такое состояние транзисторов устойчивое, поэтому после устранения короткого замыкания или обесточивания нагрузки необходимо отключить устройство от сети и вновь включить после разрядки конденса­тора С1.

Ток короткого замыкания устройства равен нулю, а значит, ис­ключает перегрев регулирующего транзистора при срабатывании защиты. Резистор R3 необходим для надежной работы транзис­тора VT4 при малых токах и повышенной температуре. Конденсатор С2, шунтирующий выход стабилизатора, предотвращает самовоз­буждение устройства, причиной которого может стать глубокая ООС по напряжению. Резистор R6 в коллекторной цепи транзис­тора VT2.1 ограничивает ток во время переходных процессов при включении защиты, а светодиод HL1 выполняет функцию инди­катора перегрузки.    

Основные параметры стабилизатора:
Входное напряжение, В..............................................................14...20
Выходное напряжение, В...................................................................12
Ток нагрузки, А...............................................,............................0...0,5
Изменение выходного напряжения (ток нагрузки до 0,5 А), В.....< 0,1
Ток покоя, мА.....................................................................................15
Ток короткого замыкания, мА.....................................................< 0,1    

Стабилизатор некритичен к разводке печатной платы и размеще­нию деталей на ней. Поэтому монтаж его зависит главным обра­зом от опыта самого конструктора и габаритов предварительно подобранных деталей. Статический коэффициент передачи тока базы транзистора VT3 должен быть не менее 20, а транзистора VT4 — не менее 400.

На регулирующем транзисторе VT4, допус­тимый ток коллектора которого должен быть не менее 1 А, вы­деляется значительная мощность, поэтому его следует установить на теплоотвод мощностью около 5 Вт. Резисторы и конденсато­ры — любых типов на номиналы, указанные на схеме. Приступая к испытанию и налаживанию стабилизатора, резистор R5 времен­но удаляют, чтобы система защиты не срабатывала, и подбором резистора R8 устанавливают выходное напряжение, равное 12 В. После этого включают резистор R5 и подбором резистора R1 добиваются необходимого значения тока срабатывания защиты устройства по току.



По этой теме читайте на сайте :