Экономичный СТАБИЛИЗАТОР С СИСТЕМОЙ ЗАЩИТЫ
В последнее время большой популярностыо пользуются стабилизаторы напряжения с падающей характеристикой системы защиты [1—3]. Они обладают способностью автоматически возвращаться в режим стабилизации напряжения после устранения причины перегрузки, на регулирующем элементе в режиме замыкания нагрузки рассеивается сравнительно небольшая мощность.
Такой стабилизатор обычно содержит источник образцового напряжения, дифференциальный усилитель, систему защиты и регулирующий элемент на составном транзисторе. В систему защиты входят устройство ограничения тока нагрузки и цепь со стабилитроном, включенным параллельно регулирующему элементу. Эта цепь формирует падающий участок нагрузочной характеристики. Ограничитель тока нагрузки построен на токоизмерительном резисторе, включенном между базой и эмиттером транзистора, шунтирующего эмиттерные переходы регулирующего элемента.
Недостаток этих стабилизаторов — значительная разность между входным и выходным напряжениями, необходимая для нормальной работы устройства. Она состоит из падения напряжения на источнике тока в коллекторной цепи дифференциального усилителя и эмиттерных переходах составного транзистора регулирующего элемента и равна примерно 3 В. Столь большое значение не позволяет достичь высокого КПД устройства, особенно при низком выходном напряжении. Например, пятивольтовый стабилизатор, выполненный по подобной схеме, будет иметь КПД около 60 %.
Падение напряжения на стабилизаторе может быть снижено до 1... 1,5 В, если в источнике тока в коллекторной цепи дифференциального усилителя использовать германиевый транзистор, а в регулирующем элементе — составной транзистор с дополнительной симметрией.
Еще больше повысить КПД стабилизатора позволяет его построение но схеме “с малым напряжением потерь”
[I]. Составной регулирующий транзистор должен быть включен здесь по схеме с общим эмиттером по отношению к нагрузке, поэтому для управления регулирующим элементом используют инвертирующий выход дифференциального усилителя. В этом случае необходимость в источнике тока отпадает, так как коллекторный ток с этого выхода дифференциального усилителя непосредственно служит базовым током составною транзистора регулирующего элемента. Минимальная разность между входным и выходным напряжениями, достаточная для нормальной работы стабилизатора, равна падению напряжения на токоизмерительном резисторе плюс напряжение насыщения выходного транзистора и не превышает 1 В.
Добиться дальнейшего уменьшения напряжения потерь на стабилизаторе можно только одним путем — снижением падения напряжения на токоизмерительном резисторе. Эта возможность реализована в стабилизаторе, схема которого показана на рис. 1. Резистор R2 устройства защиты включен в цепь источника тока, выполненного на полевом транзисторе VT2. Максимальный выходной ток 1,„а„ стабилизатора определяется выражением l^^”(0,6—L)R2)/Rl, где UR2 — падение напряжения на резисторе. R2.
Подборкой резистора R3 устанавливают ток через резистор R2 равным 1 мА. Таким образом, максимальное падение напряжения на резисторе R1 примерно равно 0,2 В.
Основные технические характеристики стабилизатора
Коэффициент стабилизации . . 500 Выходное сопротивление, Ом . . 0,5 Максимальный ток нагрузки, мА 100 Входное напряжение, В . . , . 9,3...15 Выходное напряжение, В ... 9
Коэффициент подавления пульсации, дБ ........ 55
КПД при входном напряжении 9,3 В, %,....... 93
Температурный коэффициент выходною напряжения. %/" С —0.35
Вид нагрузочной характеристики стабилизатора при различных значениях входного напряжения показан на рис. 2.
Пределы изменения входного напряжения можно расширить в сторону увеличения использованием стабилитрона VD2 с более высоким напряжением стабилизации. При этом, однако, нагрузочная характеристика несколько изменится.
Стабилизатор обладает определенной универсальностью. Выходное напряжение можно изменять подборкой резистора Кб в пределах от Uoбp+(2... 3) В до максимально допустимого напряжения Uкэ используемых транзисторов (Uобр — образцовое напряжение). Эти 2...3 В необходимы для работы источника тока, собранного на транзисторе VT2. Необходимой формы на грузочной характеристики добиваются подборкой элементов VD2 и R7. Максимальный ток нагрузки устанавливают подборкой резистора R1. Без каких-либо изменений стабилизатор может работать при токе нагрузки до 1 А. При еще большем токе составной регулирующий транзистор должен быть уже не двойным, а тройным — придется добавить еще более мощный транзистор.
В стабилизаторе можно использовать и другие маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры, подходящие по напряжению. Транзистор КТ814А также может быть заменен на другой, структуры р-п-р, рассчитанный на соответствующую рассеиваемую мощность. Следует использовать транзисторы с малым напряжением насыщения.
Описанный стабилизатор может быть рекомендован к использованию в устройствах, где требования к стабильности выходного напряжения умеренные, а главными факторами являются высокий КПД и наличие защиты от перегрузок и замыканий в нагрузке с автоматическим возвращением в рабочий режим после устранения перегрузки.
г. Донецк
А. СТЕХИН
ЛИТЕРАТУРА
1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.— М.: Мир, 1983, с. 258--262.
2. Талалов А. Полевой транзистор в стабилизаторе напряжения. — Радио, 1983, № 1.
3. Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки.— Радио. 1984, № 9,
• РАДИО № 6, 1987 г., с. 59.
Содержание | © Каталог радиолюбительских схем
Все права защищены. Радиолюбительская страница.
Пишите нам. E-mail: irls@yandex.ru или irlks@mail.ru.
|
Я радиолюбитель |