Транзисторы обеспечивают тепловую защиту контроллера

Christophe Basso, Радиолоцман №1-2/2024, ст.98

Когда контроллер импульсного источника питания, такой как NCP1200, работает при высокой температуре окружающей среды, необходимо защитить весь источник питания от опасного неконтролируемого температур­ного ухода параметров. NCP1200 работает напрямую от сети без вспомогательной обмотки, поэтому кристалл микросхемы рас­сеивает мощность (Рисунок 1). К сожалению, внутренняя схема отключения при перегреве не может выполнять эту защитную функцию, поскольку кристалл находится не при темпе­ратуре окружающей среды, а при температу­ре, превышающей температуру окружающей среды на несколько десятков градусов. Чтобы преодолеть эту проблему, можно реа­лизовать конструкцию на основе термистора, но такое решение увеличивает стоимость системы. К счастью, для реализации недоро­гой схемы тепловой защиты можно использо­вать стандартные биполярные транзисторы. На Рисунке 2 показано, как построить класси­ческую тиристорную схему, используя два недорогих биполярных транзистора: p-n-p BC557B и n-p-n BC547B. Идея заключается в том, чтобы использовать для включения тиристора отрицательный температурный коэффициент кремния (около -2 мВ/°С).

В неактивном состоянии и верхний, и нижний транзисторы на Рисунке 2 находятся в выключенном состоянии благодаря нали­чию резисторов 10 кОм. Тиристорная структу­ра подключается между выводом обратной связи FB и землей. Одной из особенностей NCP1200 является пропуск нежелательных циклов переключения при снижении потреб­ления энергии. Микросхема выполняет эту функцию внутренне, постоянно контролируя вывод FB. Когда напряжение на этом выводе падает ниже определенного уровня, микросхема отключает внутренний генератор, и силовой транзистор выключается. Если тиристор постоянно подтягивает вывод FB к земле, NCP1200 перестает выдавать импуль­сы. Открывшись, тиристор предотвращает повторный запуск, пока блок питания не будет отключен от сети. Резистор 316 кОм вместе с резистором 10 кОм образуют делитель напря­жения шины V_CC. В среднем напряжение этой шины варьируется от партии к партии от 10.3 до 10.6 В при общем разбросе 300 мВ. Этот разброс соответствует напряжению на базе транзистора менее 10 мВ. При повышении температуры напряжение включения V_BE транзистора BC547 уменьшается до тех пор, пока не достигнет напряжения делителя на его базе. (Это напряжение составляет при­мерно 320 мВ, но его можно изменить для соответствия другим уровням температуры). В этот момент BC547 проводит ток, и напря­жение базы BC557 начинает приближаться к земле. Ток коллектора BC557 еще больше смещает базу BC547, и тиристор открывает­ся, тем самым окончательно останавливая импульсы NCP1200. Как только блок питания будет отключен от сети, тиристор сбросится. Конденсатор емкостью 0.1 мкФ предотвраща­ет срабатывание тиристора из-за случайных помех.

Мы провели испытания тиристорных схем тепловой защиты с использованием транзис­торов BC547B и BC557B. Суффикс «B» здесь важен, поскольку он соответствует узкому диапазону коэффициентов передачи тока h_FE от 200 до 450. В этой конструкции использу­ются транзисторы в корпусах TO-92, установ­ленные вплотную друг к другу. Если нагрева­ется только один транзистор, тепловые результаты различаются. Поэтому эти два элемента следует устанавливать близко друг к другу со стороны компонентов печатной платы, чтобы они работали примерно при одинаковых температурах переходов. Из 20 комбинаций биполярных транзисторов можно получить результаты, показанные в Таблице 1. Видно, что температура срабаты­вания для всех комбинаций транзисторов различается не более чем на 5 °C [1].

Ссылка

1. Christophe Basso. Биполярные транзисторы защищают от неисправности оптрона. Радио­Лоцман, 2024, 01-02, стр. 82

Похожие записи:

Биполярные транзисторы защищают от неисправности оптрона Цифровой перестраиваемый НЧ генератор синусоидального сигнала с низкими искажениями Стробируемый мультивибратор на таймере 555 сразу же приступает к работе Цифровой потенциометра микросхемах CD4516 и CD4093 Люксметр для измерения интенсивности освещения в теплице