Економічний СТАБІЛІЗАТОР З СИСТЕМОЮ ЗАХИСТУ

Останнім часом великою популярностио користуються стабілізатори напруги з падаючої характеристикою системи захисту [1-3]. Вони мають здатність автоматично повертатися в режим стабілізації напруги після усунення причини перевантаження, на регулюючому елементі в режимі замикання навантаження розсіюється порівняно невелика потужність.

Такий стабілізатор зазвичай містить джерело зразкового напруги, диференціальний підсилювач, систему захисту та регулюючий елемент на складеному транзисторі. У систему захисту входять пристрій обмеження струму навантаження і ланцюг зі стабілітроном, включеним паралельно регулюючому елементу. Цей ланцюг формує падаюча ділянка характеристики навантаження. Обмежувач струму навантаження побудований на струмовимірювальні резистори, включеному між базою і емітером транзистора, шунтуючого еміттерние переходи регулюючого елементу.

Недолік цих стабілізаторів – значна різниця між вхідним і вихідним напругами, необхідна для нормальної роботи пристрою. Вона складається з падіння напруги на джерелі струму в колекторному ланцюга диференціального підсилювача і емітерний перехід складеного транзистора регулюючого елементу і дорівнює приблизно 3 В. Настільки велике значення не дозволяє досягти високого ККД пристрою, особливо при низькому вихідному напрузі. Наприклад, пятівольтовий стабілізатор, виконаний за подібною схемою, буде мати ККД близько 60%.

Падіння напруги на стабілізаторі може бути знижено до 1 … 1,5 В, якщо в джерелі струму в колекторному ланцюзі диференціального підсилювача використовувати транзистор, а в регулюючому елементі – Складовою транзистор з додатковою симетрією.

Ще більше підвищити ККД стабілізатора дозволяє його побудова але схемою "з малим напругою втрат"

[I]. Складовою регулюючий транзистор повинен бути включений тут за схемою з загальним емітером по відношенню до навантаження, тому для управління регулюючим елементом використовують инвертирующий вихід диференціального підсилювача. У цьому випадку необхідність у джерелі струму відпадає, так як колекторний струм з цього виходу диференційного підсилювача безпосередньо слугує базовим струмом складеного транзистора регулюючого елемента. Мінімальна різниця між вхідним і вихідним напругами, достатня для нормальної роботи стабілізатора, дорівнює падінню напруги на резисторі струмовимірювальні плюс напруга насичення вихідного транзистора і не перевищує 1 В.

Домогтися подальшого зменшення напруги втрат на стабілізаторі можна тільки одним шляхом – зниженням падіння напруги на струмовимірювальні резисторі. Ця можливість реалізована в стабілізаторі, схема якого показана на рис. 1. Резистор R2 пристрої захисту включений в ланцюг джерела струму, виконаного на польовому транзисторі VT2. Максимальний вихідний струм 1, "а" стабілізатора визначається виразом l ^ ^ "(0,6-L) R2) / Rl, де UR2 – падіння напруги на резисторі. R2.

Добіркою резистора R3 встановлюють струм через резистор R2 рівним 1 мА. Таким чином, максимальне падіння напруги на резисторі R1 приблизно дорівнює 0,2 В.

Основні технічні характеристики стабілізатора

Коефіцієнт стабілізації. . 500 Вихідний опір, Ом. . 0,5 Максимальний струм навантаження, мА 100 Вхідна напруга, В. . ,. 9,3 … 15 Вихідна напруга, В … 9

Коефіцієнт придушення пульсації, дБ …….. 55

ККД при вхідній напрузі 9,3 В, %,……. 93

Температурний коефіцієнт вихідної напруги. % / "З -0.35

Вид навантажувальної характеристики стабілізатора при різних значеннях вхідної напруги зображений на рис. 2.

Межі зміни вхідного напруги можна розширити в сторону збільшення використанням стабілітрона VD2 з більш високою напругою стабілізації. При цьому, однак, навантажувальна характеристика кілька зміниться.

Стабілізатор має певної універсальністю. Вихідна напруга можна змінювати підбіркою резистора Кб в межах від Uoбp + (2 … 3) У до максимально допустимої напруги Uке використовуваних транзисторів (Uобр – зразкове напруга). Ці 2 … 3 В необхідні для роботи джерела струму, зібраного на транзисторі VT2. Необхідною форми на завантажувальної характеристики домагаються підбіркою елементів VD2 і R7. Максимальний струм навантаження встановлюють підбіркою резистора R1. Без будь-яких змін стабілізатор може працювати при струмі навантаження до 1 А. При ще більшому струмі складовою регулюючий транзистор повинен бути вже не подвійні, а потрійним – доведеться додати ще більш потужний транзистор.

У стабілізаторі можна використовувати й інші малопотужні кремнієві транзистори відповідної структури, що підходять по напрузі. Транзистор КТ814А також може бути замінений на інший, структури р-п-р, розрахований на відповідну рассеиваемую потужність. Слід використовувати транзистори з малим напругою насичення.

Описаний стабілізатор може бути рекомендований до використання в пристроях, де вимоги до стабільності вихідної напруги помірні, а головними факторами є високий ККД і наявність захисту від перевантажень і замикань у навантаженні з автоматичним поверненням в робочий режим після усунення перевантаження.

м. Донецьк

А. Стехін

ЛІТЕРАТУРА

1. Тітце У., Шенк К. Напівпровідникова схемотехника: Довідкове керівництво. Пер. з ньому .- М.: Світ, 1983, с. 258 – 262.

2. Талалая А. Польовий транзистор в стабілізаторі напруги. – Радіо, 1983, № 1.

3. Стабілізатор напруги з захистом від перевантаження .- Радіо. 1984, № 9,

• РАДІО № 6, 1987 р., с. 59.