Полезные статьи, радиосхемы, конструкции, разработки, рабочие и готовые к повторению

Защита стабилизатора линейного или импульсного, от перегрева при КЗ

Журнал Радио, 2000 год, №4

При проектировании стабилизаторов с ограничением тока расчет теплоотвода регулирующего транзистора проводят для значения мощности, выделяемой на нем в аварийном режиме. Уменьшить эту мощность поможет устройство, предложенное автором статьи.
Для защиты стабилизатора от перегрева и повреждения во время перегрузки или замыкания в нагрузке иногда бывает недостаточно простого ограничения выходного тока, особенно при относительно высоком выходном напряжении. Использование триггерной защиты тоже не всегда удобно, так как может вызвать проблемы с автозапуском стабилизатора, когда перегрузка будет устранена. К примеру, на регулирующем транзисторе стабилизатора с выходным напряжением 15 В, при токе нагрузки 2 А и входном напряжении 22 В, выделяется мощность 14 Вт в нормальном режиме, а во время замыкания, даже если ограничить ток на уровне 1,5 А, эта мощность равна 33 Вт.

В таких случаях поможет устройство, которое выключает на некоторое время стабилизатор при возникновении аварийной ситуации, а затем периодически производит контрольные включения до момента исчезновения перегрузки. В нормальном режиме устройство не оказывает какого-либо влияния на работу стабилизатора. Эту особенность можно использовать для дополнительной защиты регулирующего транзистора от перегрева в стабилизаторах с ограничением максимального тока (это главное условие), в том числе импульсных.

Устройство дополнительной защиты (см. схему) состоит из генератора прямоугольных импульсов с периодом их следования около 2 с на элементах DD1.1 и DD1.2. узла контроля выходного напряжения защищаемого стабилизатора на стабилитроне VD3 и транзисторе VT1, электронного переключателя с инвертором (элементы DD1.3. DDI.4) и выходного транзистора VT2. Питается прибор от простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1. подключенного к конденсатору фильтра выпрямителя. Схема защищаемого стабилизатора показана условно, как один из вариантов подключения устройства защиты.

В нормальном режиме работы транзистор VT1 в устройстве защиты открыт и импульсы от генератора не проходят на транзистор VT2, который закрыт и не оказывает влияния на работу стабилизатора. При возникновении перегрузки и уменьшении выходного напряжения до значения, которое зависит от напряжения стабилизации стабилитрона VD3, транзистор VT1 закрывается и импульсы генератора поступают на базу транзистора VT2. Скважность импульсов выбрана такой, что транзистор VT2 большую часть времени (1.5 с) находится в открытом состоянии, шунтируя цепь базы регулирующего транзистора стабилизатора. Затем транзистор VT2 закрывается примерно на 0,5 с. стабилизатор включается и, если в течение этого времени напряжение на выходе не достигнет номинального значения, вновь отключается на 1,5 с. Таким образом, мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором стабилизатора в аварийном режиме, уменьшается почти в четыре раза.

Если при очередном включении напряжение на выходе стабилизатора достигнет номинального значения (замыкание или перегрузка отсутствует), открывается транзистор VT1, транзистор VT2 закрывается и перестает влиять на работу стабилизатора.

Цепь R5C2 предназначена для замедления срабатывания устройства при первоначальном включении питания. Временные соотношения можно изменить подбором резисторов и конденсаторов, только необходимо учитывать время нарастания напряжения на выходе стабилизатора. Стабилитрон VD3 следует выбирать (по напряжению стабилизации) в зависимости от выходного напряжения стабилизатора.

Этот прибор с небольшими изменениями можно использовать для стабилизаторов напряжения отрицательной полярности или импульсных. В частности, был испытан импульсный блок питания с параметрами: напряжение - 5 В, номинальный ток нагрузки - 7 А. ток замыкания - 10 А. Транзистор VT2 устройства дополнительной защиты шунтировал ток управления предоконечных каскадов регулирующего транзистора при перегрузке. 

p.s. В качестве управления лучше использовать компаратор например К521са3 и таймер к1006ви1, схема усложняется, но появляется возможность сделать регулировку запуска стабилизатора напряжения.

  По материалам журнала радио.

Полезные ссылки

Читать про стабилизаторы серии к142, к1114, к1145, к1168, 286

На предыдущую страницу  На главную страницу  На следующую страницу