Стабилизаторы напряжения с защитой от коротких замыканий

А. Буденко, Радио №9/1964, ст.44

Практика показывает, что большинство стабилизаторов очень чувствительно к короткому замыка­нию нагрузки. Даже при самой осто­рожной работе можно, например, уронить пинцет или проводник на монтаж, что может вызвать короткое замыкание и в большинстве случаев выход из строя либо стабилизатора, либо выпрямителя.

Известно несколько способов за­щиты стабилизаторов от короткого замыкания, но все они сравнительно сложные.

На рис. 1 показана схема стабили­затора, не боящегося коротких замы­каний. С выхода стабилизатора сни­мается регулируемое напряжение от О до 15 в при нестабильности питаю­щего напряжения в пределах+/- 10% —20%. Номинальный ток стабилиза­тора составляет 100 ма.

При увеличении тока сверх 100 ма падение напряжения на сопротивле­нии R5 увеличивается, кремниевый диод Д2 открывается, препятствуя увеличению тока базы транзистора T1 и увеличению тока его нагрузки. Выходное сопротивление стабилиза­тора в зоне стабилизации около 2 ом, а при увеличении тока нагрузки оно резко возрастает, в результате чего этот ток уменьшается. Подбором со­противления R5 устанавливают ве­личину предельного тока. При ко­ротком замыкании ток не превосхо­дит своей предельной величины.

Ток нагрузки транзистора не зависит от изменения напряжения на его коллекторе, вызываемого регу­лировкой выходного напряжения от 0 до 15 в.

Транзистор П11 (Т4) можно заме­нить любым другим маломощным транзистором, например П8—П10.

Вместо Д101 (Д2) можно исполь­зовать любой точечный кремниевый диод Д102—Д106.

Транзистор T1 выбирают, исходя из требуемой величины тока нагрузки, Тз и Тз— маломощные транзисторы П13—П16.

Если брать стабилитроны с мень­шим напряжением стабилизации, то необходимо уменьшить величину со­противления R8. Стабилитроны обыч­но имеют значительный разброс па­раметров, поэтому при желании регулировать напряжение в опре­деленных пределах (например от 0 до 15 в), необходимо точно подо­брать величину сопротивления R₈. Для этого сопротивлением R₉ ус­танавливают максимальное выход­ное напряжение стабилизатора, а затем подбирают величину сопротив­ления R₈ до получения необходимой величины напряжения на выходе, увеличению сопротивления R₈ соответствует уменьшение выходного на­пряжения. Сопротивление R5 намо­тано высокоомным проводом.

Достоинством стабилизатора (рис. 1) является довольно широкий диа­пазон изменения выходного напряже­ния (от 15 в до нескольких десятых долей вольта), а недостатком — необ­ходимость двух источников питания. Если регулировать выходное на­пряжение в таких широких преде­лах нет необходимости, то можно рекомендовать более простую схему стабилизатора (рис. 2), напряжение которого можно изменять в пределах 9—15 в. Этот стабилизатор питается только от одного источника питания. Все сказанное выше о работе и нала­живании предыдущего стабилизатора в полной мере относится и к этому.

Иногда требуется стабилизатор какого-то определенного, фик­сированного напряжения. В этом случае схема может быть еще бо­лее упрощена (рис.З). Подбирая величину сопротивления R4, мож­но установить любое фиксиро­ванное выходное напряжение в пределах от 9 до 15 в, в данном случае оно равно 10 в.

Все описанные стабилизаторы предназначены для эксперимен­тальной работы и поэтому снаб­жены защитой, предохраняющей их от коротких замыканий. Вы­ходное сопротивление их состав­ляет 2—3 ом, а коэффициент стабилизации 20—50 в зависимо­сти от выходного напряжения и качества транзисторов.

Эти стабилизаторы рассчитаны на ток не более 100 ма. Исполь­зуемые в них мощные транзисто­ры П4Б не нуждаются в радиа­торах (только в первом стабили­заторе радиатор может быть по­лезен). Это существенно упрощает конструкцию прибора.

Если требуется больший ток на­грузки, то можно рекомендовать стабилизатор, собранный по схеме рис. 4. Выходное напряжение 10 в, ток нагрузки до 0,5 а. Транзисторы T1 и Т2 монтируются на общем ради­аторе площадью не менее 20 см². Стабилизатор защищен от коротких замыканий.

Все описанные стабилизаторы пи­таются выпрямленным напряжением 20 в. Выпрямитель собран по мосто­вой схеме (рис. 5).

Трансформатор Tp1 выполнен на сердечнике Ш-20, толщина набора 20 мм. Обмотки содержат: I—1590+ + 1140 витков провода ПЭВ 0,1; II, III и V — по 195 витков провода ПЭВ 0,25; а IV—195 витков провода ПЭВ 0,1. Диоды Д1—Д₁₃ типа Д7А—Д7Ж. На выходе стабилизаторов включе­ны конденсаторы для уменьшения выходного сопротивления в области высоких частот и для развязки при импульсной нагрузке. Эти конденса­торы также уменьшают возможность самовозбуждения стабилизатора