Рассматриваемый компенсационный стабилизатор напряжения непрерывного действия снижает максимальное значение мощности, рассеиваемое регулирующим транзистором в режиме короткого замыкания. Принципиальная электрическая схема стабилизатора приведена на рис. 5.
Режим ограничение тока
Резистор R 1 является датчиком тока. При перегрузке по току на R 1 возникает напряжение, которое через резистор R 2 подается на базо-эмиттерный переход транзистора VT 3 , которыйприоткрывается. В результате появляются базовый и коллекторный токи VT 3 , которые уменьшают базовый ток транзистора VT 2 , соответственно уменьшаются коллекторные токи транзисторов VT 2 иVT 1 , что приводит к ограничению выходного тока стабилизатора напряжения.
Защита от короткого замыкания
Для защиты используется 2 резистора – R 2 и R 3 и при нормальном режиме работы
напряжение на эмиттере транзистора VT 1 равно выходному. При коротком замыкании выходное напряжение равно нулю, соответственно напряжение на эмиттере транзистора VT 1
тоже равно нулю и все входное напряжение приложено к резисторам R 2 и R 3 . Напряжение на
R 2 возрастает и к нему прибавляется падение напряжения на R 1 , что приводит к открытию
Рис. 5. Принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения
на ОУ с изменяющимся уровнем ограничения тока
и с защитой от короткого замыкания
транзистора VT 3 . Резисторы R 2 и R 3 рассчитаны таким образом, чтобы коллекторный ток VT 3 в режиме короткого замыкания составлял примерно 80% от базового тока VT 2 . Соответственно, базовый ток VT 2 снижается примерно в 5 раз, что приводит к снижению коллекторного тока VT 1 тоже в 5 раз. Тем самым транзистор VT 1 защищается от перегрузки при коротком замыкании.
Стабилизация выходного напряжения
Если в нормальном режиме работы по каким-то причинам выходное напряжение стабилизатора изменяется, то изменяется и напряжение, создаваемое делителем R 6 , R 7 , R 8 в точке А. Операционный усилитель DA 1 усиливает разницу между опорным напряжением () и напряжением в точкеA (), которое можно посчитать по формуле
Если напряжение на выходе стабилизатора уменьшилось, то разница будетположительной иувеличивается, что приводит к уменьшению тока, проходящего через стабилитронVD 3 , который является частью тока, проходящего через R 4 .Другая часть уходит на базу транзистораVT 2 и на выход операционного усилителяDA 1 . Соответственно, если уменьшается, то увеличиваются токи,и,и, соответственно, увеличивается. При увеличениисхема стабилизации работает по аналогичной цепочке (уменьшая отклонение.
Стабилитрон VD 3 включается для того, чтобы операционный усилитель DA 1 работал в активном режиме, при котором должно составлять примерно половину напряжения питания операционного усилителя(+U). Выходное напряжение самого стабилизатора () может быть значительно выше. На базе транзистораVT 2 напряжение выше, чем на 2. Соответственно, разница междуи напряжением на базеVT 2 составляет определенную величину, которая компенсируется с помощью стабилитрона VD 3
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
УПРОЩЕННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ДВОЙНОЙ ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ
Стабилизатор напряжения с двойной защитой от КЗ в нагрузке, описанным в , вызвал немалый интерес радиолюбителей Однако, суля по откликам, ему присущ существенный недостаток: движок
регулятора выходною напряжения необходимо установить в нулевое положение после устранения перегрузки но току до нажатия кнопки SB! «Пуск* В связи с этим и появились предложения по устранению этого недостатка . На вход стабилизатора налают от выпрямителя ностоднное напряжение 40...44 В. Выходное стабилизированное напряжение от 0,2 до 28 В устанавливают резистором R2 и контролируют вольтметром PU1. Максимальный ток нагрузки - 2 А.
Внешний вид лабораторного блока питания, в котором установлен описываемый стабилизатор напряжения, показан в заголовке статьи. Детали стабилизатора смонтированы на плате из фольги- роваиного стеклотекстолита
(рис. 2) и на лицевой панели корпуса блока питания. Регулирующий транзистор VT2 установ¬
лен на теплоотводе - задней стенке прибора.
Транзистор КТ608 (с буквенным индексом А или Б) можно заменить на КТ815 (Б, В, Г),
KT8I7 (В. Г). КТ801 (А Б), а КТ803А - на КТ802А. КТ805 (А. Б), КТ808А, КТ819 (В. Г). Тринистор КУ202К заменим на КУ201В-КУ201Л, К У202 В- КУ202Н, стабилитрон Д816Б - на Д816В или КС533А (можно включить последовательно дна стабилитрона Д815 Д816 на суммарное напряжение стабилн зацин 28 ...36 В) Вместо диода Д220А (VD2) подойдут Д219, Д220,
Д223, КД102, КД ЮЗ с любыми буквенными индексами, а вместо диода КД105Б (VD3) КД106А или любой другой кремниевый с прямым током до 300 мА и обратным напряжением не менее 50 В.
Переменный резистор R2 (6.8... 15 кОм) любого типа с характеристикой А. Реле К1 - РЭС9 (паспорт РС4.524 200) или другое с двумя группами контактов на переключение, срабатывающие при напряжении не более 30 В.
Резистор R4 - несколько витков константа ново о, пихромового или маигининового провода, намотанного на корпус резистора МЛТ-1. Ею сопротивление определяется значением тока выбранного предела срабатывания, что, в свою очередь, зависит от напряжения на управляющем электроде установленного тринистора, при котором этот ключ стабилизатора открывается Так. например, если за максимальный ток срабатывания системы принять 2 А, а трннн- стор открывается при напряжении на управляющем электроде около 1 В, сопротивление резистора R4 должно быть (по закону Ома) близко к 0,5 Ома.
Более точно сопротивление резистора подгоняют под выбранный предел срабатывания защиты а таком порядке. К выходу стабилизатора подключают соединенные последовательно амперметр и проволочный переменный резистор сопротивлением 25-30 Ом На вход стабилизатора подают соответствующее напряжение от выпрямителя и резистором R2 устанивливают на выходе напряженке
10... 15 В. Затем переменным резистором, выполняющим функцию эквивалента naiрузки установли-
В данной статье будет рассмотрена схема простого, но эффективного стабилизатора напряжения с защитой от короткого замыкания на выходе. Основой стабилизатора служит интегральный стабилизатор К157ХП2, в качестве управляющего транзистора используется n-p-n транзистор КТ808А. Схема стабилизатора представлена на рисунке 1.
Для начала рассмотрим внутреннюю структуру микросхемы К157ХП2. Ее схема представлена на рисунке 2.
Помимо собственно самого стабилизатора микросхема имеет еще две отдельных транзисторных структуры, это транзисторы VT29 и VT30. Их, в параллельном включении, мы и будем использовать, как предварительный каскад усиления для управляющего транзистора VT1 КТ808А. Микросхема имеет функцию плавного включения стабилизатора. Время нарастания выходного напряжения зависит от емкости конденсатора С5 рисунок 1, подключенного к выводу 8 DA1. Наличие плавного нарастания напряжения позволяет намного уменьшить амплитуду импульса тока заряда при работе стабилизатора на емкостную нагрузку. Микросхема имеет внутреннюю защиту от превышения тока нагрузки. Датчиком тока в этом случае является резистор R12. Порог ограничения равен 200мА. И еще одна очень полезная опция у данной микросхемы, это – Вкл\Выкл. Если на вывод 9 DA1 подать напряжение более двух вольт, то стабилизатор включится, если убрать напряжение, то стабилизатор выключится практически полностью. Выходное напряжение закрытого стабилизатора составляет лишь несколько десятков милливольт.
Еще один плюс, это тепловая защита. Защита кристалла от перегрева осуществляется транзистором VT18, на базу которого подана часть образцового напряжения, недостаточная для его открывания при нормальной температуре. При повышении температуры кристалла до +165...180°С транзистор VT18 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора VT22.
При подаче напряжения на схему стабилизатора, это напряжение попадает на коллектора транзисторов VT1, рисунок 1, VT29 и VT30 выводы 12 и 3 микросхемы DA1. Так же это напряжение подается на конденсатор С4, который находится в цепи запуска схемы стабилизатора. В момент подачи напряжения на схему ток заряда этого конденсатора включает стабилизатор микросхемы. На выходе стабилизатора микросхемы, вывод 11, появляется открывающее напряжение, которое через ограничивающий резистор R3 подается на базы транзисторов VT29 и VT30 микросхемы DA1. С эмиттеров, вывод 1 DA1, этих транзисторов сигнал подается на базу мощного транзистора VT1 рисунок 1. Напряжение появится на выходе полной схемы стабилизатора. Часть этого напряжения через резистор R3, величиной более 2В поступит на вывод 9 DA1- On/Off. Теперь уже стабилизатор во включенном состоянии будет удерживаться не током заряда конденсатора С4, а током протекающим через резистор обратной связи R3. Исходя из выше сказанного, становиться понятно, как работает схемы защиты стабилизатора от режима короткого замыкания. При замыкании выходных клемм стабилизатора, верхний вывод резистора R3 оказывается замкнутым на общий провод устройства, напряжение на выводе 9 DA1 пропадает, стабилизатор выключается. Вернуть схему в рабочее состояние можно будет отключением и повторным включением стабилизатора. Можно поставить кнопку «Перезапуск» параллельно конденсатору запуска С4.
Регулировка выходного напряжения осуществляется при помощи переменного резистора R4. Минимальное выходное напряжение стабилизатора равно напряжению внутреннего ИОН и соответствует 1,3 В. Максимальное напряжение зависит естественно от величины входного, но не более 40 вольт, падения напряжения на схеме стабилизатора и величины резистора R5. Если вам не нужно ограничение выходного напряжения, то этот резистор из схемы можно исключить.
В качестве мощного управляющего транзистора VT1 использован транзистор n-p-n структуры КТ808А
Его можно заменить любыми подходящими транзисторами КТ819, КТ827, КТ829, импортными транзисторами из серии ТИР и т.д. и т.п. Конденсатор фильтра С3 лучше использовать танталовый, типа ЭТО, но за неимением можно поставить и обычный электролит. Конденсатор С1 любой. Он стоит параллельно входным клеммам схемы, но физически он должен находиться непосредственно у микросхемы DA1. Как и конденсатор С2, по схеме он стоит параллельно выходу, но так же должен находиться рядом с микросхемой. Усилитель ошибки данной микросхемы имеет большой коэффициент усиления, чем больше Кус, тем больше склонность к возбуждению. Поэтому, как вы выполните монтаж стабилизатора, зависит устойчивость его работы. В конечном счете, от этого зависит надежность работы тех устройств, которые будут питаться от этого стабилизатора.
Внешний вид экспериментального модуля стабилизатора показан на фото 1.
На фото показана экспериментальная плата, но вы, когда будете делать свою, то обязательно придерживайтесь показанной компоновки. Резистор R1 можно расположить на плате, а можно припаять прямо к выводам транзистора VT1. Что бы уменьшить выходное сопротивление стабилизатора, верхний и нижний выводы регулирующей цепочки R4 и R5 необходимо подключать к выходным клемма устройства, чтобы исключить влияние падения напряжения на монтажных проводах, да и о сечении проводов для соответствующего тока нагрузки не забывайте.
Успехов, удачи. К.В.Ю.
В транзисторных стабилизаторах наиболее часто применяются три вида защиты: от повышения выходного напряжения, от понижения выходного напряжения, от перегрузки по току или короткого замыкания в нагрузке.
Защита от перегрузки по току в стабилизаторах может быть выполнена с ограничением на постоянном уровне I К.З. превышающем значение I НОМ или же с резким уменьшением тока потребления до I К.З.0 в режиме короткого замыкания. В первом случае режим перегрузки по току характеризуется большей мощностью, выделяемой на регулирующем транзисторе. Поэтому в таких случаях обычно выключают напряжение питания на входе стабилизатора. Во втором случае рассеиваемая мощность на транзисторе при коротком замыкании значительно меньше мощности при номинальном токе нагрузки. Поэтому выключение питания в такой схеме не обязательно.
У традиционных транзисторных стабилизаторов нередко ненадежна защита от перегрузки. Безынерционные системы защиты ложно срабатывают даже от кратковременных перегрузок при подключении емкостной нагрузки. Инерционные же средства защиты не успевают сработать при сильном импульсе тока, например, при коротком замыкании приводящем к пробою транзисторов, Устройства с ограничителем выходного тока - безынерционны в них отсутствует триггерный эффект, но при коротком замыкании на регулирующем транзисторе рассеивается большая мощности что требует применения соответствующего теплоотвода.
Единственный выход при такой ситуации - одновременное применение средств ограничения выходного тока и инерционной защиты регулирующего транзистора от перегрузку что обеспечит ему в два-три раза меньшую мощность и габариты теплоотвода. Но это приводит к увеличению числа элементов, габаритов конструкции и усложняет повторяемость устройства в любительских условиях.
Принципиальная схема стабилизатора, число элементов в котором минимально, приведена на рис. 1. Источником образцового напряжения служит термостабилизированный стабилитрон VD1.
Для исключения влияния входного напряжения стабилизатора на режим стабилитрона его ток задается генератором стабильного тока (ГСТ), построенным на полевом транзисторе VT1. Термостабилизация и стабилизация тока стабилитрона повышают коэффициент стабилизации выходного напряжения.
Образцовое напряжение поступает на левый (по схеме) вход дифференциального усилителя на транзисторах VT2.2 и VT2.3 микросборки К125НТ1 и резисторе R7, где сравнивается с напряжением обратной связи, снимаемым с делителя выходного напряжения R8R9. Разность напряжений на входах дифференциального усилителя изменяет баланс коллекторных токов его транзисторов.
Регулирующий транзистор VT4, управляемый коллекторным током транзистора VT2.2, обладает большим коэффициентом передачи тока базы. Это увеличивает глубину ООС и повышает коэффициент стабилизации устройства, а также уменьшает мощность, рассеиваемую транзисторами дифференциального усилителя.
Рассмотрим работу устройства более подробно.
Допустим, что в установившемся режиме при увеличении тока нагрузки выходное напряжение несколько уменьшится, что вызовет и уменьшение напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT3.2. При этом ток коллектора также уменьшится. Это приведет к увеличению тока транзистора VT2.2, поскольку сумма выходных токов транзисторов дифференциального усилителя равна току, текущему через резистор R7, и практически не зависит от режима работы его транзисторов.
В свою очередь, растущий ток транзистора VT2.2 вызывает увеличение тока коллектора регулирующего транзистора VT4, пропорциональное его коэффициенту передачи тока базы, повышая выходное напряжение до первоначального уровня и позволяет поддерживать его неизменным независимо от тока нагрузки.
Для кратковременной защиты устройства с возвратом его в исходное состояние введен ограничитель тока коллектора регулирующего транзистора, выполненный на транзисторе VT3 и резисторах R1, R2.
РезисторП1 выполняет функцию датчика тока, протекающего через регулирующий транзистор VT4. В случае превышения тока этого транзистора максимального значения (около 0,5 А) падение напряжения на резисторе R1 достигнет 0,6 В, т е. порогового напряжения открывания транзистора VT3, Открываясь, он шунтирует эмиттерный переход регулирующего транзистора, тем самым ограничивая его ток примерно до 0,5 А.
Таким образом, при кратковременных превышениях током нагрузки максимального значения транзисторы VT3 и VT4 работают в режиме ГСТ, что вызывает падение выходного напряжения без срабатывания защиты от перегрузки по току. Через некоторое время, пропорциональное постоянной времени цепи R5C1, это приводит к открыванию транзистора VT2.1 и дальнейшему открыванию транзистора VT3, закрывающего транзистор VT4. Такое состояние транзисторов устойчивое, поэтому после устранения короткого замыкания или обесточивания нагрузки необходимо Отключить устройство от сети и вновь включить после разрядки конденсатора С1.
Предлагаем заказать в нашем интернет магазине популярные стабилизирующие устройства с энергосберегающим режимом управления и полностью автоматической системой устранения внештатных ситуаций в электрической сети. Главными предусмотренными у данных марок Энергия и Вольтрон задачами является: безотказная защита от короткого замыкания, высокоскоростное выравнивание повышенного и пониженного электропитания в бытовых, а также промышленных потребительских сетях и решение проблем связанных с непредсказуемыми кратковременными перегрузками. Официальный производитель российского рекомендуемого оборудования для электросети 220В, 380В - компания «ЭТК Энергия». Точность стабилизации у некоторых бытовых линеек составляет всего ±3% и ±5%, благодаря чему они идеально будут работать даже с медицинскими высокоточными приборами. Купить стабилизатор напряжения с защитой от КЗ можно в Москве, Санкт-Петербурге и области. Многие предлагаемые к покупке отечественные однофазные и трёхфазные марки Энергия и Voltron отлично подходят для простой и высокочувствительной современной электротехники ещё и потому, что располагают плавной автоматической регулировкой опасных на входе скачков и просадок. Лучшими электроприборами российского производства на данный момент времени считаются новые усовершенствованные модели с чистой синусоидальной формой сигнала, а именно: Энергия Гибрид, Classic и Ultra. Также стоит отметить, что в процессе функционирования этих линеек совершенно отсутствует мерцание лампочек. Универсальный корпус автоматических аппаратов Энергия Классик, Ультра, Гибрид U и Voltron РСН предусматривает кроме напольной стандартной эксплуатации и компактную настенную установку.
Однофазные и трёхфазные стабилизаторы напряжения с защитой от КЗ широко представленные у нас на сайте на сегодня пользуются огромным покупательским спросом для высокоэффективной и долговечной защиты различной отдельной маломощной техники и всего дома, квартиры, офиса, загородной дачи, учебных, развлекательных и медицинских учреждений, промышленных и других объектов, где часто возникают проблемы в 1-фазной или 3-фазной сети. Модельный ряд состоит из аппаратов среднего и премиум класса с максимальными предусмотренными производителем мощностями на 1, 2, 3, 5, 8, 10, 15, 20 и 30 кВт (кВа). Поэтому у нас вы сможете выбрать подобное электрооборудование даже для безопасности самого большого коттеджа или производственного помещения с большим количеством используемых потребителей. Купить стабилизатор напряжения с защитой от КЗ в Москве, СПБ вы можете у нас по доступной цене. По типу выравнивания некачественного электроснабжения в бытовой электросети имеются релейные, электронные (тиристорные) и электромеханические российские сетевые приборы. Почти все серии обладают высокими техническими характеристиками и дополнительно оснащены системой самодиагностики для тщательного отслеживания состояния электроснабжения на входе и выходе. Для непрерывного применения в условиях отрицательных внешних температур (до -20, -30 градусов Цельсия) окружающей среды есть специальные морозостойкие модели. Следить за важными параметрами в сети позволяет цифровой дисплей. У нас вы сможете подобрать качественное и очень надёжное малошумное и абсолютно бесшумное сетевое оборудование с многоуровневой защитой от аварийных сбоев. Гарантия 1-3 года. Заявленный производителем срок назначенной работы на большинство наших сертифицированных электроприборов составляет не менее 10 лет. Все устройства могут использоваться круглосуточно.
