Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги

Коментарі до статті

Автор аналізує найбільш характерні особливості та недоліки стабілізаторів напруги, знайомих радіоаматорам з публікацій у нашому журналі, дає практичні поради, часом нетрадиційні, щодо покращення їх основних параметрів. Як приклад він розповідає про розроблений ним стабілізатор, призначений для потужних блоків живлення апаратури, яка працює цілодобово. У статті описується технологія виготовлення тепловідведення потужного транзистора.

Мережеві блоки живлення, в яких для стабілізації випрямленої напруги радіоаматори використовують мікросхемні стабілізатори, не завжди тішать їх творців. Причина цього - характерні властиві цим конструкціям недоліки.

У традиційних транзисторних стабілізаторів нерідко ненадійний захист від навантаження. Безінерційні системи захисту помилково спрацьовують навіть від короткочасних навантажень при підключенні ємнісного навантаження. Інерційні засоби захисту не встигають спрацювати при сильному імпульсі струму, наприклад, при короткому замиканні, що призводить до пробою транзисторів [1]. Пристрої з обмежувачем вихідного струму - безінерційні, у них відсутня тригерний ефект, але при короткому замиканні на регулюючому транзисторі розсіюється велика потужність, що потребує відповідного тепловідведення [2].

Єдиний вихід за такої ситуації - одночасне застосування засобів обмеження вихідного струму та інерційного захисту регулюючого транзистора від перевантаження, що забезпечить йому в два-три рази меншу потужність і габарити плоотвода. Але це призводить до збільшення кількості елементів, габаритів конструкції та ускладнює повторюваність пристрою в аматорських умовах.

Принципова схема стабілізатора, кількість елементів у якому мінімально, наведено на рис. 1.

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер

Джерелом зразкової напруги служить термостабілізований стабілітрон VD1. Для виключення впливу вхідної напруги стабілізатора на режим стабілітрону його струм задається генератором стабільного струму (ГСТ), побудованим на польовому транзисторі VT1. Термостабілізація та стабілізація струму стабілітрона підвищують коефіцієнт стабілізації вихідної напруги.

Зразкова напруга надходить на лівий (за схемою) вхід диференціального підсилювача на транзисторах VT2.2 і VT2.3 мікроскладання К125НТ1 і резистори R7, де порівнюється з напругою зворотного зв'язку, що знімається з дільника вихідної напруги R8R9. Різниця напруги на входах диференціального підсилювача змінює баланс колекторних струмів його транзисторів.

Регулюючий транзистор VT4, керований колекторним струмом транзистора VT2.2, має великий коефіцієнт передачі струму бази. Це збільшує глибину ООС і підвищує коефіцієнт стабілізації пристрою, а також зменшує потужність, що розсіюється транзисторами диференціального підсилювача.

Розглянемо роботу пристрою докладніше.

Припустимо, що в режимі, що встановився, при збільшенні струму навантаження вихідна напруга дещо зменшиться, що викличе і зменшення напруги на емітерному переході транзистора VT3.2. При цьому струм колектора також зменшиться. Це призведе до збільшення струму транзистора VT2.2, оскільки сума вихідних струмів транзисторів диференціального підсилювача дорівнює струму, поточному через резистор R7 і практично не залежить від режиму роботи його транзисторів.

У свою чергу, струм транзистора VT2.2, що росте, викликає збільшення струму колектора регулюючого транзистора VT4, пропорційне його коефіцієнту передачі струму бази, підвищуючи вихідну напругу до початкового рівня і дозволяє підтримувати його незмінним незалежно відтоку навантаження.

Для короткочасного захисту пристрою з поверненням у вихідний стан введений обмежувач струму колектора регулюючого транзистора, виконаний на транзисторі VT3 і резисторах R1, R2.

Резистор R1 виконує функцію датчика струму, що протікає через регулюючий транзистор VT4. У разі перевищення струму цього транзистора максимального значення (близько 0,5 А) падіння напруги на резисторі R1 досягне 0,6, тобто порогового напруги відкривання транзистора VT3. Відкриваючись, він шунтує емітерний перехід регулюючого транзистора, тим самим обмежуючи струм приблизно до 0,5 А.

Таким чином, при короткочасних перевищення струмом навантаження максимального значення транзистори VT3 і VT4 працюють в режимі ГСТ, що викликає падіння вихідної напруги без спрацьовування захисту від перевантаження струмом. Через деякий час, пропорційне постійному часу ланцюга R5C1, це призводить до відкривання транзистора VT2.1 і подальшого відкривання транзистора VT3, що закриває транзистор VT4. Такий стан транзисторів є стійким, тому після усунення короткого замикання або знеструмлення навантаження необхідно відключити пристрій від мережі і знову включити після розрядки конденсатора С1.

Струм короткого замикання пристрою дорівнює нулю, а значить виключає перегрів регулюючого транзистора при спрацьовуванні захисту. Резистор R3 необхідний для надійної роботи транзистора VT4 при малих струмах та підвищеній температурі. Конденсатор С2, що шунтує вихід стабілізатора, запобігає самозбудження пристрою, причиною якого може стати глибока ООС за напругою.

Резистор R6 у колекторному ланцюзі транзистора VT2.1 обмежує струм під час перехідних процесів при включенні захисту, а світлодіод HL1 виконує функцію індикатора навантаження.

Основні параметри стабілізатора

Вхідна напруга, В......14...20
Вихідна напруга, В......12
Струм навантаження, А......0...0.5
Зміна вихідної напруги при струмі навантаження від 0 до 0,5 А,......<0,1
Струм спокою, ма......15
Струм короткого замикання, мА......<0,1

Стабілізатор некритичний до розведення друкованої плати та розміщення деталей на ній. Тому монтаж його залежить головним чином від досвіду самого конструктора та габаритів попередньо підібраних деталей.

Польовий транзистор VT1 слід підібрати таким, щоб струм стабілізації, виміряний за схемою рис. 2,а або 2,б, був у межах 5...15 мА. Статичний коефіцієнт передачі струму бази транзистора VT3 повинен бути не менше 20, а транзистора VT4 - не менше 400. На регулювальному транзисторі VT4, допустимий струм колектора якого повинен бути не менше 1 А, виділяється значна потужність, тому його слід встановити на тепловідведення потужністю близько 5 Вт.

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер

Резистори та конденсатори – будь-яких типів на номінали, вказані на схемі.

Приступаючи до випробування та налагодження стабілізатора, резистор R5 тимчасово видаляють, щоб система захисту не спрацьовувала, і підбором резистора R8 встановлюють вихідну напругу, що дорівнює 12 В. Після цього включають резистор R5 і підбором резистора R1 домагаються необхідного значення струму спрацьовування захисту пристрою.

Які зміни чи доповнення можна внести до рекомендованого стабілізатора?

Якщо у радіоаматора не виявиться відповідного польового транзистора, генератор постійного струму можна зібрати на біполярному транзисторі КТ3108А (рис. 3,а) або аналогічному йому з серії КТ361 з коефіцієнтом передачі струму бази не менше 20. Діоди VD3 і VD4 можуть бути кремнієві.

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер

Термостабілізований стабілітрон Д818В (VD1) замінимо на будь-який інший аналогічний на напругу стабілізації від 3 до 12 В. Але найбільш бажаний двоанодний стабілітрон, наприклад КС162А, з малим температурним коефіцієнтом напруги стабілізації. У крайньому випадку його замінить ланцюжок із послідовно з'єднаних звичайного стабілітрона та будь-якого кремнієвого діода, як показано на рис. 3,б.

Регулюючий транзистор КТ825А (VT4) можна замінити на два, увімкнувши їх за схемою складеного транзистора, як показано на рис. 4,а або 4,б. Транзистор VT4' повинен бути з коефіцієнтом посилення по струму не менше 20, максимальним струмом колектора не менше 1 А і максимальною потужністю, що розсіюється, з тепловідведенням не менше 5 Вт. Транзистор VT4" - будь-якої структури р-n-р з коефіцієнтом посилення по струму не менше 20, максимальним струмом колектора не менше 30 мА і максимальною потужністю, що розсіюється, не менше 150 мВт, наприклад, серій КТ361, КТ203, КТ208, КТ209, КТ501 .

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер

Для зменшення напруги насичення транзистора VT4" і, як наслідок, деякого зменшення розсіюваної потужності складовий транзистор доцільно виконати за схемою рис. 4, ст. При цьому потужність, що розсіюється транзистором VT4", збільшиться до 0,6 Вт. Підходять транзистори серій КТ814, КТ816, ГТ402 або інші з аналогічними параметрами.

Транзистори VT2.2 і VT2.3 мікроскладання К125НТ1, що працюють в диференціальному каскаді, можна замінити на збірку з двох п-pn транзисторів з коефіцієнтом посилення по струму не менше 20, максимальною напругою колектор-емітер не менше 20 В і струмом 15 мА, наприклад, серії КР198. При цьому важливо лише пам'ятати: однакові вольт-амперні характеристики обох транзисторів диференціального каскаду необхідні для забезпечення рівності напруги, що знімається з дільника R8R9 - зразковому, що гарантує незалежність вихідної напруги стабілізатора від струму навантаження. Якщо така рівність не потрібна, тоді ці елементи мікроскладання можна замінити будь-якими малопотужними транзисторами p-pn з аналогічними параметрами. У цьому випадку, а також якщо мікроскладання складається всього з двох елементів, функцію транзистора VT2.1 може виконувати аналогічний n-р-n транзистор малої потужності.

Описаний стабілізатор з фіксованою вихідною напругою нескладно перетворити на двополярний з регульованою вихідною напругою від ±6 до ±12 В. Схема такого пристрою наведена на рис. 5.

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер

Межі напруги стабілізації можна розширити заміною стабілітрона КС162А (VD1) на КС147А і зменшенням опору резистора R9 до 330 Ом. Допустимо також диференціальний підсилювач та дільник напруги R8R9 змонтувати за схемою рис. 6.

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер

Тоді вихідну напругу стабілізатора можна буде змінювати від 0 до ±12 В. Однак система захисту, до якої входять елементи VT2.1, R5, С1, HL1 (рис. 1), у цьому випадку втратить сенс і стабілізатор стане досить традиційним.

Транзистори VT1, VT2 та VT4, номінали резисторів та конденсаторів такі ж, як у стабілізаторі за схемою рис. 1, але потужність розсіювання транзистора VT4 (або транзисторів VT4', VT4" за схемами рис. 4) зросте пропорційно до падіння напруги на ньому.

Тепловідведення потужних транзисторів серій КТ825 або КТ827, що виконують функцію, що регулюють, можуть бути саморобними. Можлива конструкція одного з таких тепловідведення показана на рис. 7,а. Заготівлю для нього (рис. 7,б) вирізують ножицями по металу або випилюють лобзиком з листового алюмінію товщиною 2 мм. Потім вузькі пелюстки протилежних сторін заготовки повертають пасатижами на 90° навколо власної осі кожен, а широкі загинають (штриховими лініями) вгору.

Стабілізатор напруги із захистом від короткого замикання та перевантаження по струму, 14-20/12 вольт 0,5 ампер

література

Мансуров М. Лабораторний блок живлення із тригерним захистом. – Радіо, 1990, № 4, с. 66-70.
Нечаєв І. Комбінований лабораторний блок. - Радіо, 1991 №6, с. 61-63.

Автор: В.Козлов, м.Муром Володимирської обл.

Дивіться інші статті розділу Стабілізатори напруги.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Як захистити мобільний телефон від крадіжки 20.11.2002

У всьому світі дуже актуальною залишається проблема захисту мобільних телефонів від крадіжки, для вирішення якої запропоновано кілька способів.

Так, британська компанія "Allied Commercial Developments" створила пристрій під назвою "Kobra", який монтується під задньою панеллю трубки та підходить до 80% моделей сучасних апаратів. У спеціальний роз'єм вставляють штир, схожий на чеку гранати. Штир прив'язують до ремінця, а той - до зап'ястя, чохла або пояса власника. При спробі вкрасти апарат штирок звільняється, і за кілька секунд лунає звуковий сигнал силою 120... 140 дБ, що перевищує больовий поріг людського слуху. Втекти з таким верескаючим мобільником злодієві буде непросто.

Інша група дослідників з університету штату Каліфорнія (США) знайшла спосіб підривати кремнієві чіпи за спеціальним електричним сигналом, що надсилається у разі попадання телефону в чужі руки. На частині кристала мікросхеми мобільника осаджується шар нітрату гадолінію, що виконує функцію детонатора.

При надходженні кодованого радіосигналу детонатор збуджується, і мікросхема легко розплавляється. Злодії нічого не залишається, як викинути вже зіпсовану вкрадену річ.

Інші цікаві новини:

▪ Звук може поширюватися навіть у вакуумі

▪ DVD+RW диски для відеозапису

▪ Палички для їжі, що підсилюють солоний смак

▪ Однокристальна система MediaTek MT6589

▪ GPS допоможе сліпим

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Афоризми знаменитих людей. Добірка статей

▪ стаття Дуже своєчасна книга. Крилатий вислів

▪ стаття Де і коли існувала державна посада відкорковувача океанських пляшок з листами? Детальна відповідь

▪ стаття Зюзник блискучий. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Електронні пісочні годинники. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Стабільний генератор для УКХ передавача. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт