Защита по току для стабилизаторов

Защита по току для стабилизаторов

2.6 защита транзисторных стабилизаторов от короткого замыкания в нагрузке

Короткое замыкание выхода является самым тяжелым режимом ра- боты последовательного стабилизатора, так как в этом случае через регу- лирующий (проходной) транзистор протекает наибольший ток при

наибольшем падении напряжения на нем (Uкэ=Uвх). Для предотвращения повреждения стабилизатора применяют ряд схемотехнических решений. Рассмотрим некоторые из них.

Довольно часто используется метод ограничения выходного тока в случае короткого замыкания в нагрузке (рис. 2.41). Схема может быть ис- пользована как регулирующий транзистор практически в любом транзи- сторном стабилизаторе напряжения. Транзисторы VT2 и VT3, включенные по схеме Дарлингтона, образуют непосредственно сам регулирующий (проходной) транзистор. Элементы VT1 и R1 составляют схему защиты. Ре- зистор R1 выполняет функцию датчика тока (напряжение на нем пропор- ционально току нагрузки). Падение напряжения на R1 приложено к пере- ходу база-эмиттер транзистора VT1 и является прямым для этого перехода.

При допустимых токах нагрузки падение напряжения на R1 недоста- точно для открывания транзистора VT1 (менее 0,6 В для кремниевого тран- зистора), и схема защиты на работу проходного транзистора не оказывает

В случае увеличения значения выходного тока (более заданного уров- ня) падение напряжения на R1 достигает величины, достаточной для пере- вода VT1 в открытое состояние. При открывании транзистора схемы защи- ты его открытый переход коллектор-эмиттер шунтирует переход база- эмиттер составного регулирующего транзистора, ток базы которого значи- тельно уменьшается, а следовательно, уменьшается и ток нагрузки.

Порог срабатывания защиты задается сопротивлением резистора R1. Если в качестве R1 использовать переменный резистор или набор дис- кретно переключаемых сопротивлений, можно в требуемых пределах из-

менять максимальное значение выходного тока. Ограничение выходного тока стабилизатора не только защищает его от повреждения, но в ряде слу- чаев позволяет избежать и повреждения самой нагрузки, например, при неправильном ее подключении. Требуемое значение сопротивления R1 оп-

ределяется по закону Ома: R1=Uбэ/Iпор, где Uбэ – напряжение на переходе база-эмиттер VT1, при котором он открывается, Iпор – порог срабатывание

К

Рис. 2.41. Защита от короткого замыкания в нагрузке составного проходного транзистора (VT2,VT3).

Недостатком метода (рис. 2.41) является относительно высокое на- пряжение, требуемое для открывания транзистора VT1. При больших токах нагрузки резистор R1 должен иметь большую мощность рассеивания.

Пусть Iпор=10А, тогда в случае короткого замыкания выхода резистор R1 будет рассеивать мощность 6 Вт. С другой стороны, резистор R1 увеличи- вает выходное сопротивление устройства, а падение напряжения на нем уменьшает напряжение нагрузки. Другим недостатком данного схемотех- нического решения является трудность установки точного значения порога срабатывания защиты.

Схема (рис.2.42) иллюстрирует несколько другой подход. Защита сра- батывает при напряжении на резисторе-датчике тока R3 не в 0,6 В (как в схеме рис. 2.41), а всего лишь несколько милливольт. Транзисторы VT4 и VT5 образуют составной проходной транзистор, остальные элементы отно- сятся к схеме защиты.

Принцип действия основан на известном соотношении:

т I к2

где U – разность падений напряжений на эмиттерных переходах согласо-

ванной пары транзисторов;

т – термический потенциал, равный  26 мВ при температуре +20С;

Iк1, Iк2 – коллекторные токи соответствующих транзисторов (VT1 и VT2). Коллекторный ток VT1: Iк1 = (Uпит – Uбэ1)/R1, где Uпит – напряжение пита- ния схемы защиты.

Рис.2.42. Уменьшение падения напряжения на резисторе-датчике тока.

Если через R3 протекает ток меньший порогового Iпор, то на нем па- дает напряжение не более нескольких милливольт, то есть к эмиттерному переходу транзистора VT2 приложено практически такое же напряжение, что и к одноименному переходу транзистора VT1 (Uбэ1Uбэ2). Так как VT1

и VT2 идентичные по параметрам транзисторы, их коллекторные токи

примерно одинаковы (Iк1  Iк2). Однако из-за того, что R2 > R1 (обычно R2 = 10R1) транзистор VT2 оказывается насыщенным, падение напряжения на переходе база-эмиттер VT3 минимальна, и он закрыт. Закрытый транзи- стор VT3 на работу регулирующего составного транзистора влияния не оказывает.

Если ток нагрузки превысит Iпор падение напряжения на R3 увели- чится настолько, что согласно выражению U = тln(Iк1 / Iк2) приведет к уменьшению Iк2, запиранию транзистора VT2 и открытию VT3. Переход

коллектор-эмиттер VT3 при этом шунтирует управляющий эмиттерный

переход составного регулирующего транзистора. Таким образом, выход-

ной ток стабилизатора ограничивается.

Предположим, что на R3 падает напряжение  60 мВ. Тогда по отно-

шению к напряжениям эмиттерных переходов транзисторов и напряжению

питания схемы защиты Uпит им можно пренебречь. При этом величина коллекторного тока транзистора VT2: Iк2(Uпит – Uбэ3)/R2. Подставив со-

отношения, определяющие токи Iк1 и Iк2, в вышеприведенное выражение для U получим:

Т R1

так как Uбэ1  Uбэ2. Из последнего следует, что U не зависит от напряже- ния питания схемы. При R2/R1=10, величина U = 60(1 – 3) мВ, то есть порог срабатывания можно задавать с высокой точностью без какой-либо последующей подгонки, в то время как в схеме (рис. 2.41) порог срабаты- вания защиты может колебаться в пределах (10 – 20)%.

Так как величина термического потенциала т линейно зависит от температуры, R3 желательно изготавливать из медной проволоки или дру- гого материала с температурным коэффициентом близким к температур-

ному коэффициенту т (+0,33%/C).

Конденсатор С служит для предотвращения открывания транзистора

VT3 при переходных процессах в схеме ( рекомендуемое значение емкости конденсатора С=0,005 – 0,015 мкФ).

Если R1=15 кОм, R2=150 кОм, R3=0,6 Ом, то величина порогового то-

ка равна 0,1 А. Для другого значения Iпор сопротивление резисторов R1 и

R2 рассчитываются так. Исходя из максимального входного тока защищае-

мого проходного транзистора Iвх, определяют ток короткого замыкания Iкз, который может протекать через транзистор VT3 в момент срабатывания защиты:

h 21Э45

где h21э45 – коэффициент передачи тока составного регулирующего тран- зистора. Затем рассчитывают ток базы VT3 Iбз = Iкз / h21э3 и выбирают со- противление R2 таким образом, чтобы Iк2 в 5 – 10 раз превышал ве- личину Iбз. Сопротивление резистора R1 выбирают из соотношения

R1=0,1R2. Следует отметить, что соотношение сопротивлений R1 и R2 мо-

жет быть и иным. При этом порог срабатывания защиты (напряжения на

R3) может изменяться от единиц до сотен милливольт.

Транзистор VT3 может быть, и не согласован с транзисторами VT1 и

VT2. Сами же транзисторы VT1 и VT2 должны быть согласованы. Поэтому

в качестве VT1 и VT2 крайне нежелательно использовать отдельные тран-

зисторы. Целесообразно использовать транзисторные сборки, представ-

ляющие собой наборы транзисторов, выполненных в едином кристалле.

На рис. 2.43 представлена схема стабилизатора, у которого в случае короткого замыкания на выходе шунтируется источник опорного напря-

жения (стабилитрон VD3) и потенциал базы составного регулирующего транзистора падает практически до потенциала земли (0 В).



Рис. 2.43. Последовательный стабилизатор с защитой от короткого замыкания в нагрузке.

К базе транзистора VT1 приложено напряжение смещения  1,5 В с диодов VD1 и VD2, которые совместно с резистором R1 образуют делитель входного напряжения. Опорное напряжение создается параметрическим стабилизатором (R2, VD3) и с делителя напряжения (переменное сопротив- ление R3) подается на базу составного регулирующего транзистора (VT2, VT3).

В нормальных условиях (отсутствие короткого замыкания на выходе)

транзистор VT1 закрыт, так как его переход база-эмиттер смещен в обрат- ном направлении. Транзистор VT1 на работу стабилизатора влияния не оказывает, и схема функционирует аналогично стабилизаторам, рассмот- ренным в п.2.5 «Компенсационные стабилизаторы».

При коротком замыкании выхода эмиттер VT1 замыкается на землю (общий «+»). Потенциал базы VT1 относительно эмиттера становится от- рицательным, и транзистор открывается, шунтируя своим переходом кол- лекторэмиттер стабилитрон VD1. Коллекторный ток VT1 проходит через резистор R2, падение напряжения на нем возрастает и уменьшается отри- цательное смещение на базе составного проходного транзистора. Это при- водит к закрытию регулирующего транзистора и резкому уменьшению вы- ходного тока.

На рис. 2.44 показана схема стабилизатора с динисторной защитой.

Резистор R3 выполняет функцию датчика тока.

Параметрический стабилизатор образован элементами R5 и VD4. На-

грузкой этого стабилизатора является база составного регулирующего

Пароль должен быть не менее 6 символов длиной.

* Поля, обязательные для заполнения.

Стабилизаторы напряжения

• Альтернативная энергия
• Ветрогенераторы
• Солнечные панели
• Мобильные мачты освещения
• Инверторы/Зарядные устройства
• Солнечные трекеры
• Аккумуляторы
• Мониторы АКБ
• Панели управления
• Солнечные контроллеры
• Стабилизаторы напряжения
• Автоматические выключатели

• Как выбрать стабилизатор?
• Как защититься от перепадов напряжения?

Возможно вам требуется:
Системы резервного питания — для устранения перебоев в электроснабжении

Стабилизатор Каскад СН-800
Мощность: 800 ВА
Входное напряжение 160-288 В
Ток фазы: 3,6 А,
Габариты: 150х95х260
Масса: 5 кг

Обеспечивают плавную стабилизацию без разрыва фазы, без выброса помех в сеть и искажения формы питающего напряжения. Работают с любым типом нагрузок. (Активная, реактивная нагрузка, двигатели и др.).
Обеспечивают стабилизацию напряжения без искажения формы питающего напряжения.

Стабилизаторы напряжения САТУРН

Принцип работы:

Достоинства стабилизаторов Сатурн

Стабилизатор Каскад СН-О-7
Мощность 7 кВА
Входное напряжение 164-278 В
Ток фазы 33 А
Габариты 215х485х300
Масса 28 кг

Применение

Электромеханические стабилизаторы «Сатурн» предназначены для качественного энергообеспечения оборудования и его защиты от помех в сети.

Используются для продления срока службы и сохранения от перепадов напряжения:

• бытовой техники;
• медицинского, промышленного и строительного оборудования.

Мощные стабилизаторы САТУРН используются для питания производственных линий, обрабатывающих центров ЧПУ, холодильного оборудования, ЛВС, кранового оборудования, жилых комплексов.

Мощность стабилизаторов «САТУРН»

Стабилизатор Сатурн СНЭ-О-7
Мощность: 7,0 кВА
Входное напряжение165-275 В
Ток фазы: 32 А
Габариты: 295х510х330
Масса: 35 кг

Электронные стабилизаторы «Каскад»

Принцип работы

Достоинства стабилизаторов Каскад:

• Защита нагрузки от импульсных помех обеспечена наличием варисторной защиты.
• Контроль температуры обеспечивается датчиком температуры.
• Перегрузочная способность обусловлена тем, что электронные ключи не включены непосредственно в цепь нагрузки и работают с меньшими токами.
• Быстродействие стабилизации напряжения обеспечивается высокой скоростью переключения электронных ключей. Скорость переключения 1 ключа 50 м/сек. (10 мс)
• Отключение стабилизатора при перегрузке выполняет плата управления, которая получает информацию от трансформатора тока и отключает контактор.
• Точность коррекции обеспечивается оптимальным количеством электронных ключей.
• Длительный срок службы обеспечивается надёжной конструкцией стабилизатора.
• Наличие системы байпас позволяет включить оборудование минуя систему стабилизации.

Применение

Как выбрать стабилизатор?

Рекомендации по комплектации трехфазного стабилизатора.

Стабилизатор Каскад СН-Т-20
Трехфазный
Мощность: 3х7 кВА
Входное напряжения 164-278 В
Ток фазы: 32 А
Габариты: 3 блока 215х485х300
Масса: 3х28 кг

Для питания нагрузок на жилом доме (коттедж) или на мощной вычислительной сети такого рода защита не только не полезна, но и вредна. Нагрузка такого рода как правило состоит из множества однофазных и отключение одной из фаз не приводит к аварии нагрузки. Для таких потребителей защита по фазам осуществляется раздельно.

Таким образом, при заказе необходимо указать необходимый вариант защиты.

Стабилизатор напряжения двуполярного блока питания с защитой от перегрузок

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ДВУПОЛЯРНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ

С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК

Для многих радиолюбительских конструкций неотъем­лемой частью является стабилизированный источник пита­ния. Как известно, плавкие предохранители мало пригодны. для защиты элементов питаемого устройства и его блока питания от повреждений. Поэтому при перегрузке чаще всего происходит пробой регулирующего транзистора ста­билизатора, прежде чем перегорит предохранитель. При этом к нагрузке приложится полное входное напряжение, которое может оказаться небезопасным для питаемого радиоустройства. Особенно это опасно при двуполярном питании, когда поврежден один из стабилизаторов и на­пряжение отрицательного и положительного плеч стаби­лизатора окажутся значительно отличными друг от друга. Надежную защиту обеспечивает только электронное устройство.

Схема стабилизатора двуполярного блока питания с та­ким защитным устройством показана на рис. 1. Он пред­назначен для совместной работы с усилителем НЧ, нор­мальная работа которого обеспечивается устройством, пред­охраняющим его элементы и акустическую систему от повреждений. Используемую в нем систему защиты (обве­дена штрихпунктирными линиями) можно ввести в анало­гичные блоки питания, в частности лабораторные, где она особенно необходима, так как в процессе макетирования и наладки устройств перегрузки бывают особенно часто.

Pис. 1. Принципиальная схема стабилизатора напряжения

Основой системы защиты является оптрон АОУ103В (V6), обладающий высоким быстродействием. Главное до­стоинство защиты заключается в том, что она срабатывает при перегрузках как в одном из плеч стабилизатора, так и в обоих плечах одновременно. При этом выходное напря­жение обоих плеч становится равным нулю. В двуполяр-ных блоках питания защиту вводят обычно раздельно в каждом плече, что, как правило, приводит к увеличению числа используемых деталей. К тому же возможен отказ в работе защиты одного плеча при сработавшем другом, что может привести к неприятным последствиям. В описы­ваемом защитном устройстве максимально используются все его элементы. Так, например, при перегрузке в отрица­тельном плече блока питания в работе защиты не участву­ют только транзистор V4 и резистор R6, а при перегрузке в положительном плече — транзистор VI и резистор R3.

Стабилизатор выполнен по широко известной компен­сационной схеме. В таких стабилизаторах в качестве регулирующих и управляющих элементов используются тран­зисторы, а в качестве источников опорного напряжения — стабилитроны. Наряду с высоким коэффициентом стабили­зации они обладают малым выходным сопротивлением по переменному току, что предотвращает обратную связь меж­ду каскадами через источник питания и повышает устой­чивость работы радиоустройств.

Принцип работы стабилизатора рассмотрим на примере его отрицательного плеча. Здесь регулирующий транзи­стор, выполненный для повышения коэффициента стабили­зации составным (V9…V11), включен последовательно с нагрузкой. Поэтому предельно допустимое напряжение между эмиттерами и коллекторами транзисторов должно быть больше, чем наибольшее выходное напряжение ста­билизатора, а предельно допустимый ток коллектора тран­зистора VII — больше максимального тока, потребляемого нагрузкой. Мощность, рассеиваемая этим транзистором, не должна превышать допустимую.

Режим работы составного транзистора определяется напряжением на базе транзистора V9 с помощью резисто­ра R7. Одновременно этот резистор является нагрузкой усилительного каскада на транзисторе V13. С увеличением его сопротивления повышается коэффициент стабилизации, но при этом уменьшается максимальный ток нагрузки. Транзистор V13, являющийся усилителем постоянного тока в цепи обратной связи, должен быть с возможно большим статическим коэффициентом передачи тока и возможно меньшим обратным током коллектора. Опорное напряже­ние формирует стабилитрон V12, включенный в цепь эмит­тера транзистора V13. Необходимый ток стабилизации устанавливают подбором резистора R11. Подстроечным ре­зистором R13, образующим с резисторами R12 и R14 дели­тель, устанавливают требуемое выходное напряжение. Кон­денсаторы С5 и С7 предотвращают возможное самовозбуж­дение и повышают устойчивость работы стабилизатора. Емкость конденсатора С5 должна быть тем меньше, чем больше емкость конденсатора Сб.

Сущность действия стабилизатора заключается в срав­нении стабилизируемого напряжения с образцовым. Часть стабилизируемого напряжения (напряжение обратной свя­зи) снимается с движка резистора R13, а образцовое (опор­ное) — со стабилитрона V12, оба напряжения приклады­ваются к эмиттеру транзистора V13. Эмиттерный переход этого транзистора оказывается под действием двух напря­жений — обратной связи (можно изменять) и стабилиза­ции стабилитрона (постоянно). При уменьшении тока нагрузки напряжение на выходе стабилизатора стремится увеличиваться. При этом увеличивается отрицательное на­пряжение на базе транзистора V13, что приводит к росту его коллекторного тока и уменьшению отрицательного на­пряжения на коллекторе, а следовательно, к уменьшению отрицательного напряжения на базе составного транзисто­ра V9V10V11. От этого сопротивление регулирующего тран­зистора возрастает, падение напряжения на нем увеличи­вается, а выходное напряжение уменьшается до прежнего значения и остается практически неизменным. С увеличе­нием же тока нагрузки напряжение на выходе, а значит, и напряжение на базе транзистора V13 будут уменьшаться, что приведет к уменьшению его коллекторного тока и, сле­довательно, к увеличению отрицательного напряжения на базе транзистора V9. При этом сопротивление транзистора VII и падение напряжения на нем уменьшатся, что при­ведет к увеличению напряжения на выходе стабилизатора до прежнего значения.

Работу системы защиты от перегрузок проследим на примере того же плеча стабилизатора — отрицательного. Между конденсаторами С1 и С2 фильтра выпрямителя и стабилизатором включено ключевое устройство, состоя­щее из транзистора VI и резистора R3, которое практи­чески не влияет на параметры самого стабилизатора. При больших токах в нагрузке падение напряжения на рези­сторе R3 открывает транзистор VI, и ток идет через него (диод V2 в«это время закрыт), через ограничитель напря­жения R4V5, светодиод оптрона V6, диод V3, образующий с диодом V2 дешифратор, и далее на общий провод. В это время динистор оптрона, освещенный светодиодом, замы­кает собой базы транзисторов V9 и V16 и таким образом закрывает оба плеча стабилизатора. А так как выходное напряжение становится равным нулю (ток в нагрузке тоже равен нулю), то транзистор VI закрывается и светодиод оптрона гаснет, динистор же поддерживается в открытом состоянии током, текущим через резисторы R7 и R8.

Диоды V7 и V8 включены в базовые цепи транзисторов V9 и V16 в обратном направлении и влияния на работу стабилизатора не оказывают. Если в момент срабатывания защиты напряжения в точках 1 и 4 не равны, то в зависи­мости от разности этих напряжений (по знаку) одно из плеч стабилизатора не закроется. Если эта разность по­ложительная, то сработает диод V7, если отрицательная — диод V8. Оба плеча закроются одновременно и надежно. Эти диоды должны быть германиевыми, так как у них напряжение открывания меньше, чем у кремниевых диодов.

Работа защиты при перегрузке в положительном плече стабилизатора аналогична. Подбором резисторов R3, R6 и подстроечным резистором R5 можно изменять порог сраба­тывания защиты. При указанных на схеме номиналах рези­сторов R3 и R6 только подстроечным резистором R5 можно устанавливать его в пределах от 1 до 4А.

После устранения причин перегрузки стабилизатор при­водят в рабочее состояние кратковременным нажатием кнопки S1. При этом конденсаторы фильтра выпрямителя быстро разряжаются через резисторы R1 и R2, динистор оптрона закрывается, и на выходе стабилизатора восста­навливается номинальное напряжение. Если конденсаторы не разряжать, то при отпускании кнопки S1 происходит ложное срабатывание защиты.

Все детали стабилизатора, кроме конденсаторов С1…С4, С6 и С8, транзисторов VII и V14, кнопки S1 и резисторов Rl, R2, смонтированы на печатной плате размерами 135Х Х50 мм, выполненной из фольгированного стекло­текстолита толщиной 1,5 мм. Резисторы R1 и R2 припаяны непосредственно к контактным выводам кнопки S1, нахо­дящейся на лицевой стенке блока, а электролитические конденсаторы установлены на отдельной пластине. Транзи­сторы VII и V14 необходимо установить на теплоотводя-щие радиаторы площадью 1500…2000 см2. Для улучшения теплоотводящего контакта соприкасающиеся поверхности можно смазать вазелином или каким-либо невысыхающим маслом. Чтобы не увеличивать выходного сопротивления стабилизатора, монтаж цепей, по которым протекает ток нагрузки, необходимо выполнять возможно более толстыми проводниками. Для предотвращения самовозбуждения все проводники, подключаемые к положительной, отрицатель­ной и общей шинам, следует присоединять непосредственно к выводам выходных конденсаторов С6 и С8.

Постоянные резисторы, использованные в устройстве, — МЛТ-0,5, подстроечные резисторы — СПЗ-1Б. Резисторы R1…R3 и R6 изготовлены из провода с высоким удельным сопротивлением. Конденсаторы С1…С4, С6 и С8 типа К50-ЗБ; С5 и С7 — КМ, МБМ. Транзисторы МП37А (VI, V16, V18) можно заменить на МП37Б; МП26 (V4, V9, V13) — на МП26А, Б, а П210А (Vll, V14) — на П210Б. Транзисторы V10 и V15 могут быть П214А…П214Г или П217В, Г. Диоды Д223 (V2, V3) можно заменить диодами этой же серии с буквенными индексами А, Б или диодами Д219, Д220; Д9Г (V7, V8) — диодами Д9Д…Д9Л. Стаби­литрон КС156А (V5) можно заменить на КС147А, КС 162А, Д814И; стабилитроны Д814Б (V12, V17) — на Д809, КС191А, М, Н; оптрон АОУ103В (V6) — на АОУ103Б.

Контакты кнопки S1 должны быть рассчитаны на ток не менее максимального, потребляемого нагрузкой. Чтобы исключить искрение между контактами кнопки, параллель­но им можно подключить искрогасящие цепочки R21C9 и R22C10, доказанные на схеме штриховыми линиями.

Убедившись в правильности монтажа, движки рези­сторов R13 и R19 устанавливают в среднее положение, а резистора R5 — в положение максимального сопротив­ления. Затем, включив питание, резисторами R13 и R19 устанавливают на выходах обоих плеч стабилизатора тре­буемые напряжения. Далее, между выходами отрицатель­ного и положительного плеч, включают эквивалент нагруз­ки, ток в которой должен соответствовать желаемому току срабатывания защиты (от 1 до 4 А). Им может быть мощ­ный резистор или отрезок высокоомного провода, сопротив­ление которого подсчитывают из необходимого выходного напряжения и максимального тока нагрузки. Сопротивле­ние резистора R5 уменьшают до тех пор, пока не сработает защита, после чего его движок возвращают назад, чтобы увеличить сопротивление на 5…10 %. Отключив затем нагрузку, кратковременным нажатием кнопки S1 приводят блок в рабочее состояние. Если теперь при подключении нагрузки защита не сработает, это укажет на необходи­мость более точного подбора сопротивления резистора R5.

Затем надо проверить срабатывание защиты при пере­грузке раздельно в каждом плече. Для этого сопротивление :эквивалента нагрузки уменьшают вдвое — подключение ее ж каждому из плеч должно вызывать срабатывание защи­ты. Допустимо некоторое различие в пороге срабатывания защиты в каждом плече, так как во всех случаях пере­грузки закрываются оба плеча блока.

Подбором сопротивлений резисторов R3 и R6 можно устанавливать другие пороги срабатывания защиты. Но при этом надо иметь в виду, что уменьшение их сопротив­лений приводит к увеличению тока отсечки защиты. Если возникает самовозбуждение стабилизатора, устраняют его подбором конденсаторов С5 и С7, а также увеличением емкости конденсаторов С6 и С8. Однако емкость конден­саторов С6 и С8 не должна быть слишком большой, чтобы не повредить питаемые цепи током разрядки этих конденса­торов при сработавшей защите. В некоторых случаях само­возбуждение удается устранить шунтированием эмлттерно-го перехода одного из транзисторов, входящих в составной транзистор, конденсатором емкостью в несколько десятых долей или единиц. микрофарады,

ББК 32.884.19 В80

Рецензент кандидат технических наук В. Т. Поляков

380 В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 84/ Сост. В. Г. Борисов. — М.: ДОСААФ, 1983, — 79 с, ил. 35 к.

Приведены описания конструкций, принципиальные схемы и ме­тодика расчета их некоторых узлов. Учтены интересы начинающая и квалифицированных радиолюбителей.

Стабилизатор напряжения с двойной защитой

Предлагаемый стабилизатор имеет раздельную защиту от перегрузки по току и КЗ. При КЗ на выходе стабилизатора срабатывает узел защиты на VT3 (рис.1). При перегрузке по току срабатывает защита на VS1 и К1.

Рис.1. Схема стабилизатора напряжения

Узел электронной защиты срабатывает, когда ток нагрузки создает на резисторе R6 падение напряжения, достаточное для открывания тиристора VS1, т.е. когда разность напряжений между управляющим электродом и катодом тиристора достигает приблизительно 1 В. Возникающий при этом отрицательный импульс напряжения через диод VD3 поступает на базу транзистора VT3 и практически закрывает его, а следовательно, и регулирующий транзистор VT1. Одновременно диод VD3 защищает транзистор VT3 от попадания на его базу положительного напряжения из анодной цепи тиристора.

Однако электронная система защиты все же не предохраняет полностью транзистор VT1 от теплового пробоя остаточным током, особенно если транзистор уже был разогрет в процессе работы, или продолжительное время не нажимали кнопку SB1.

Для предотвращения теплового пробоя транзистора VT1 и служит электромагнитная система защиты, срабатывающая через несколько миллисекунд (зависит от используемого реле К1) после того, как тиристор VS1 откроется. Тогда срабатывает реле К1. Его контакты К1.1 замыкают базу VT3 на минусовый проводник источника питания, а контакты К1.2 включают светодиод HL2 — сигнализатор действия защиты. После устранения причины перегрузки достаточно кратковременно нажать кнопку SB1, чтобы восстановить прежний режим работы блока питания, не отключая устройство от сети.

На вход стабилизатора подается от выпрямителя постоянное напряжение 40 В. Выходное стабилизированное напряжение от 3 В до 30 В устанавливается резистором R2. Максимальный ток нагрузки — 2 А. Ток нагрузки контролируют головкой РА1, переключив SA1.

Детали стабилизатора смонтированы на плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 2 и 3) и на лицевой панели корпуса блока питания. Регулирующий транзистор VT1 установлен на теплоотводе. Транзистор КТ825А можно заменить на КТ825Б, Г; КТ818В, Г, ВМ, ГМ; КТ814Г — на КТ814В, Б; КТ816Б, В, Г; КТ315В — на КТ315Г, Д, Е.

Рис.2. Печатная плата — сторона печатных проводников

Рис.3. Печатная плата — сторона монтажа

Тиристор КУ202К заменяется на КУ201В. КУ201Л, КУ202В. КУ202Н. Вместо диода Д220А (VD2) подойдут Д219, Д220, Д223, КД102, КД103 с любыми буквенными индексами, а вместо диода КД105Б (VD3, VD4, VD5)—КД106А или любой другой кремниевый с прямым током до 300 мА и обратным напряжением не менее 50 В.

Переменный резистор R2 — любого типа с характеристикой А. Реле К1 —РЭС48А (паспорт РС4.590.206) или другое с двумя группами переключающих контактов, срабатывающее при напряжении не более 30 В.

Резистор R6 выполнен в виде нескольких витков константанового, нихромового или манганинового провода, намотанного на корпус резистора МЛТ-1. Его сопротивление определяется значением тока срабатывания, что, в свою очередь, зависит от напряжения на управляющем электроде тиристора, при котором он открывается. Так, например, если за максимальный ток срабатывания защиты принять 2 А, а тиристор открывается при напряжении на управляющем электроде около 1 В, сопротивление резистора R6 должно быть (по закону Ома) близко к 0,5 Ом. Возможно применение резисторов типа С5-16 соответствующей мощности.

Более точно сопротивление резистора подгоняют под выбранный предел срабатывания защиты в таком порядке. К выходу стабилизатора подключают соединенные последовательно амперметр и проволочный переменный резистор сопротивлением 25. 30 Ом. На вход стабилизатора подают соответствующее напряжение от выпрямителя, и резистором R2 устанавливают на выходе напряжение 10. 15 В. Затем переменным резистором, выполняющим функцию эквивалента нагрузки, устанавливают по амперметру ток, равный 2 А, и подбором сопротивления резистора R6 добиваются срабатывания системы защиты.

В радиолюбительской практике нередки обстоятельства когда от перегрузки токами меньшего значения, например, 50 или 100 мА, защищать приходится не только сам стабилизатор напряжения, но и питающееся от него устройство. При этом желательно иметь ступенчатую систему защиты, выполненную, например, по схеме, приведенной на рис.4. Здесь резистор R6.1 первой ступени, рассчитанный на минимальный ток защиты 50 мА, включен в стабилизатор постоянно, а параллельно ему переключателем SA2 подключают резисторы R6.2. R6.5 четырех других ступеней: 100 мА, 500 мА, 1 А и 2 А.

Рис.4. Ступенчатая система защиты

Указанные на схеме сопротивления резисторов — ориентировочные. Точнее их можно рассчитать, лишь зная напряжение открывания тиристора, работающего в стабилизаторе. Измерить это напряжение можно так. Движок переменного резистора R2 установите в крайнее нижнее (по схеме) положение и подключите к нему управляющий электрод тиристора, отпаяв его от правого (по схеме) вывода резистора R6.1. Затем включите питание и медленно увеличивайте резистором R2 напряжение на управляющем электроде тиристора. В момент открывания тиристора, о чем просигнализирует светодиод, измерьте вольтметром это напряжение.

Резисторы R6.2. R6.5 монтируются непосредственно на контактах переключателя SA2. Резисторы RS1 и R12 подбираются конкретно под имеющийся измерительный прибор.

1. О.Лукьянчиков. Стабилизатор напряжения с двойной защитой от КЗ в нагрузке. — Радио, 1986, N9, С.56.
2. А.Бизер. Защитные устройства блоков питания. — Радио, 1977, N2, С.47.
3. Ю.Тимлин. Сдвоенный двухполярный блок питания. — В помощь радиолюбителю, вып. 71. — М.: ДОСААФ, 1980
4. В.Борисов. Стабилизированный блок питания. — Радио, 1979, N6, С.54.

Автор: Ю.КУРБАКОВ, г.Тула

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу: