U tranzistorskim stabilizatorima najčešće se koriste tri vrste zaštite: od povećanja izlaznog napona, od smanjenja izlaznog napona, od prekomjerne struje ili kratkog spoja u opterećenju.

Prekostrujna zaštita u stabilizatorima može se ograničiti na konstantan nivo I K.Z. prekoračenje vrijednosti I NOM ili sa naglim smanjenjem potrošnje struje na I K.Z.0 u režimu kratkog spoja. U prvom slučaju, prekostrujni način rada karakterizira veća snaga dodijeljena upravljačkom tranzistoru. Stoga se u takvim slučajevima obično isključuje napon napajanja na ulazu stabilizatora. U drugom slučaju, snaga koju troši tranzistor tokom kratkog spoja je znatno manja od snage pri nazivnoj struji opterećenja. Stoga isključivanje napajanja u takvom krugu nije potrebno.

Tradicionalni stabilizatori tranzistora često imaju nepouzdanu zaštitu od preopterećenja. Zaštitni sistemi bez inercije se lažno aktiviraju čak i od kratkotrajnih preopterećenja pri povezivanju kapacitivnog opterećenja. Inercijska zaštitna sredstva nemaju vremena za rad u slučaju jakog strujnog impulsa, na primjer, u slučaju kratkog spoja koji dovodi do kvara na tranzistorima efekta okidanja, ali u slučaju kratkog spoja, velika količina energije se raspršuje na upravljačkom tranzistoru, što zahtijeva korištenje odgovarajućeg hladnjaka.

Jedini izlaz u ovoj situaciji je istovremena upotreba sredstava za ograničavanje izlazne struje i inercijalne zaštite kontrolnog tranzistora od preopterećenja, što će mu osigurati dva do tri puta manju snagu i dimenzije hladnjaka. Ali to dovodi do povećanja broja elemenata, dimenzija dizajna i komplicira ponovljivost uređaja u amaterskim uvjetima.

Šematski dijagram stabilizator, broj elemenata u kojem je minimalan, prikazan je na Sl. 1. Izvor referentnog napona je termički stabilizirana zener dioda VD1.

Kako bi se eliminirao utjecaj ulaznog napona stabilizatora na način rada zener diode, njegova struja se postavlja generatorom stabilne struje (GCT), izgrađenim na tranzistor sa efektom polja VT1. Termička stabilizacija i stabilizacija struje Zener diode povećavaju koeficijent stabilizacije izlaznog napona.

Referentni napon se dovodi na lijevi (prema strujnom krugu) ulaz diferencijalnog pojačala na tranzistorima VT2.2 i VT2.3 mikrosklopa K125NT1 i otporniku R7, gdje se upoređuje sa povratnim naponom uzetim sa djelitelja izlaznog napona. R8R9. Razlika napona na ulazima diferencijalnog pojačala mijenja ravnotežu kolektorskih struja njegovih tranzistora.

Regulacijski tranzistor VT4, kontroliran kolektorskom strujom tranzistora VT2.2, ima veliki koeficijent prijenosa bazne struje. Ovo povećava dubinu povratne sprege i povećava koeficijent stabilizacije uređaja, a također smanjuje snagu koju rasipaju tranzistori diferencijalnog pojačala.

Pogledajmo detaljnije rad uređaja.

Pretpostavimo da će se u stacionarnom stanju, s povećanjem struje opterećenja, izlazni napon blago smanjiti, što će uzrokovati i smanjenje napona na emiterskom spoju tranzistora VT3.2. Istovremeno će se smanjiti i struja kolektora. To će dovesti do povećanja struje tranzistora VT2.2, jer je zbroj izlaznih struja tranzistora diferencijalnog pojačala jednak struji koja teče kroz otpornik R7 i praktički ne ovisi o načinu rada njegovih tranzistora.

Zauzvrat, rastuća struja tranzistora VT2.2 uzrokuje povećanje kolektorske struje kontrolnog tranzistora VT4, proporcionalno njegovom koeficijentu prijenosa bazne struje, povećavajući izlazni napon na originalni nivo i omogućava da se on održava nepromijenjen bez obzira na struja opterećenja.

Za kratkotrajnu zaštitu uređaja s njegovim vraćanjem u prvobitno stanje, uvodi se kolektorski ograničavač struje regulacionog tranzistora, napravljen na tranzistoru VT3 i otpornicima R1, R2.

Otpornik P1 obavlja funkciju senzora struje koji teče kroz regulacijski tranzistor VT4. Ako struja ovog tranzistora prelazi maksimalnu vrijednost (oko 0,5 A), pad napona na otporniku R1 će dostići 0,6 V, odnosno prag napona za otvaranje tranzistora VT3 njegova struja do otprilike 0,5 A.

Dakle, kada struja opterećenja nakratko pređe maksimalnu vrijednost, tranzistori VT3 i VT4 rade u GTS režimu, što uzrokuje pad izlaznog napona bez aktiviranja prekostrujne zaštite. Nakon nekog vremena, proporcionalno vremenskoj konstanti kola R5C1, to dovodi do otvaranja tranzistora VT2.1 i daljeg otvaranja tranzistora VT3, čime se zatvara tranzistor VT4. Ovo stanje tranzistora je stabilno, stoga je nakon otklanjanja kratkog spoja ili de-napajanja opterećenja potrebno isključiti uređaj iz mreže i ponovo ga uključiti nakon pražnjenja kondenzatora C1.

Domaća napajanja

Preopterećenje izlaza napajanja najčešće dovodi do kvara upravljačkih tranzistora i stoga je uvijek preporučljivo osigurati režim u napajanju zaštita od kratkog spoja u opterećenju.

Evo jednostavno kolo+24V stabilizator opremljen zaštitnim uređajem. Od samog izvora (transformator, diodni most) posebne zahtjeve nije predstavljen i nije naznačen na dijagramu.

Sigurnosni uređaj, uključen u stabilizator napajanja, ima veliku brzinu i dobru "relejabilnost", odnosno, malo utiče na karakteristike jedinice u radnom režimu i pouzdano zatvaranje kontrolnog tranzistora V2 u režimu preopterećenja. Zaštitni uređaj se sastoji od SCR V3, dioda V6, V7 i otpornika R2 i R3.

U radnom režimu, tiristor V3 je zatvoren, a napon na bazi tranzistora V1 jednak je naponu stabilizacije lanca zener diode V4, V5. Kada je preopterećen, struja kroz otpornik R2 i pad napona na njemu dostižu vrijednosti dovoljne za otvaranje trinistora V3 duž kruga kontrolne elektrode. Otvoreni SCR zatvara lanac zener dioda V4, V5, što dovodi do zatvaranja tranzistora V1 i V2.

Da biste vratili način rada nakon otklanjanja uzroka preopterećenja, potrebno je pritisnuti i otpustiti tipku S1. U tom slučaju, tiristor će se zatvoriti, a tranzistori V1 i V2 će se ponovo otvoriti. Otpornik R3 i diode V6, V7 štite upravljački spoj tiristora V3 od prekomjerne struje, odnosno napona.

Stabilizator pruža koeficijent stabilizacije od oko 30, zaštita se aktivira pri struji većoj od 2 A.

Tranzistor V2 se može zamijeniti sa KT802A, KT805B i V1 - P307, P309, KT601, KT602 sa bilo kojim slovnim indeksom. SCR V3 može biti bilo koja iz serije KU201, osim KU201A i KU201B.

Odjeljak 6 Stabilizatori DC napon opće namjene

Kola stabilizatora napona sa zaštitom od kratkog spoja

Sklopovi dva jednostavna i pouzdana stabilizatora napona sa zaštitom od kratkog spoja, koji mogu osigurati ležaj i negativni napon na izlazu, prikazani su na Sl. 6.23 i 6.24.

Rice. 6.23. Stabilizator pozitivnog napona sa zaštitom od kratkog spoja

Rice. 6.24. Kolo stabilizatora negativnog napona sa zaštitom od kratkog spoja

Koeficijent stabilizacije uređaja je oko 125. Izlazna impedansa nije veća od 0,035 Ohma. U originalnom izvoru za kolo na sl. 6.23 korišteni elementi: tranzistor VT1 - P214, VT2 - MP38A, VD1 - D814V, VD2 - D7Zh, C1=C2=500 µF. Drugi krug (slika 6.24) koristi tranzistore: VT1 - P702, VT2 - MP40. Kao moderni analozi poluprovodnički elementi U ovim krugovima možete koristiti ne samo germanijumske, već i silikonske tranzistore odgovarajuće strukture. Na primjer, za prvi krug je dozvoljeno koristiti tranzistori kao što su KT837 i KT315, odnosno, zener dioda KS133 - KS191, dioda KD102. Za drugi - KT805 i KT361, respektivno.

Struja pri kojoj se aktivira zaštita je 1,1 A. Vrijednost se postavlja odabirom otpornika R2 i diode VD2.

Stabilizatori koji se najčešće koriste su serijski. Ređe se koriste stabilizatori u kojima je opterećenje povezano paralelno sa regulacionim (kontrolisanim) elementom. To je uglavnom zbog činjenice da je efikasnost stabilizatora paralelnog tipa niska. Prednost takvih stabilizatora je što kratki spojevi u opterećenju nisu opasni za njih. Osim toga, struja koju uređaj troši iz izvora napajanja neznatno se mijenja kada se promijeni otpor opterećenja.

Trenutno se u elektronici široko koriste stabilizacijski uređaji napravljeni na mikro krugovima. Integrirani stabilizator napona je uređaj u kojem su svi elementi uključeni u dizajn raspoređeni na silikonskom čipu na način da slijed ovih spojeva i komponenti čini stabilizatorsko kolo.

Takvi stabilizatori se mogu naći u različite vrste elektronska oprema: u pojačivačima, u napajanjima televizora, telefona, audio sistema.

Vrste stabilizatora

U elektronici se široko koriste dvije vrste integriranih stabilizatora:

• poluprovodnik (čvrsto stanje);
• hibridni film (sa elementima napravljenim od filmova).

Poluvodički stabilizatori su zauzvrat podijeljeni u nekoliko grupa:

1. imaju podesivi izlazni napon - zahtijevaju povezivanje dodatnih elemenata;
2. imaju fiksni napon koji se dovodi na izlaz - oni su proizvod spreman za upotrebu koji ne zahtijeva dodatne veze na krug;
3. bipolarni – koristi se za uređaje koji zahtijevaju bipolarni izlazni napon.

Karakteristike

Tipični integrirani stabilizatorski krug sastoji se od sljedećih elemenata:

• izvor referentnog napona;
• pojačalo greške;
• elementi za podešavanje spojeni između izvora i opterećenja;
• krug za isključivanje uređaja kada se signal dovodi izvana;
• tranzistor za zaštitu od kratkog spoja ili preopterećenja.

Integrirani stabilizatorski čipovi su funkcionalno kompletni uređaji i imaju samo tri vanjska pina: ulaz, izlaz i uzemljenje. Ova mikrokola se proizvode za fiksne vrijednosti napona od 5 do 24 V i opterećenja do 1 A.

Stabilizacioni uređaji na IC-u imaju ugrađena kola koja ograničavaju izlaznu struju, kao i krug za zaštitu od preopterećenja za temperaturu.

Vrijednost ION-a u krugu stabilizatora

Izvor referentnog napona je jedan od ključnih elemenata, jer obavlja zadatak održavanja stabilnog napona na nominalnoj vrijednosti na izlazu kada se promijeni ulazni napon. Najjednostavnija verzija ovog izvora je parametarski stabilizator na zener diodi. Uz njihovu pomoć možete dobiti napon od 2,5 V.

Ako je potrebno dobiti niže referentne vrijednosti napona, koriste se serijske veze silikonskih dioda.

Također, integrirani stabilizatori mogu koristiti napon kao izvor
emiterski spoj bipolarnih tranzistora.

Za i protiv

Prednosti integriranih linearnih stabilizatora napona uključuju:

1. visok koeficijent stabilizacije;
2. visok koeficijent izravnavanja vrijednosti napona opterećenja;
3. niska izlazna impedancija;
4. ne proizvode vlastite smetnje.

Međutim, efikasnost takvih stabilizatora je niska i opada pri niskim izlaznim naponima. Povećanje efikasnosti moguće je povećanjem veličine i dimenzija uređaja, što nije uvijek zgodna i isplativa opcija.

Stabilizator napona 12 volti

U situacijama kada je korištenje potpunog 12-voltnog napajanja besmisleno, mnogo je lakše sniziti glavni napon kola u nekom njegovom dijelu koristi se integrirani 12-voltni stabilizator napona. Takvi stabilizatori se proizvode na bazi domaće serije KR142EN ili popularnih mikro krugova linije 78XX.

Takvi stabilizatori su opremljeni zaštitom od struje i pregrijavanja, što čini izvore napajanja koji ih koriste praktički neranjivim. Ova svojstva čine stabilizator korisnim za brojne elektronske uređaje:

• Električni aparati za kućanstvo;
• mjerna, laboratorijska oprema;
• radio elektronika itd.

Stabilizator ima takve karakteristike kao prisustvo interni sistem termička regulacija, zaštitna kola izlaznog tranzistora, samozaštita od impulsa kratkog spoja. Izlazna struja uređaja je 1 A - 1,5 A, najveća vrijednost napon 30 - 35 V.

Stabilizator 12 V 5 A

Integrirani stabilizator napona 12 volti 5 ampera može biti baziran na LM 338 čipu i ima sljedeće karakteristike:

1. ulazni napon – od 3 do 35 volti;
2. izlazni napon – od 1,2 do 32 volta;
3. izlazna struja - 5 ampera;
4. dozvoljeni temperaturni opseg - od 0 do 125 stepeni Celzijusa;
5. greška izlaznog napona nije veća od 0,1%.

Takav uvezeni integrirani stabilizator je univerzalni mikro krug na osnovu kojeg se mogu dobiti strujni krugovi visoke kvalitete povezivanjem na razne načine.

Strani integrisani stabilizatori

Poznatu liniju uređaja za kompenzaciju pozitivnog napona 78XX uspješno su kreirali stručnjaci iz Texas Instrumentsa. Ovi stabilizatori imaju zaštitu od struja kratkog spoja, od prekoračenja radne temperature kristala, kao i od prelaska radne tačke preko granica režima rada prihvatljivog za siguran rad.

Pored fiksnih stabilizatora napona, u inostranstvu se proizvode i podesive modifikacije integrisanih stabilizacionih uređaja. Istaknuti predstavnici takvih uređaja smatraju se linijom mikro krugova "317". Napon koji se dovodi na izlaz ovih mikro krugova određen je razdjelnikom na dva otpornika.

Važne tačke

Kada koristite uvezene integrirane stabilizatore napona, vrijedi razmotriti neke karakteristike:

• Na ulaz i izlaz uređaja treba spojiti kondenzator kapaciteta 47 - 220 nF kako bi se spriječilo samopobuđenje;
• s velikim kapacitetom kondenzatora spojenog na izlaz i niskom strujom opterećenja, dioda mora biti uključena između ulaza i izlaza. Ovo će osigurati brzo smanjenje izlaznog napona na ulaznu vrijednost;
• za stabilan rad uređaja, vrijednost ulaznog napona mora biti odabrana veća od izlaznog napona za najmanje 3V;
• Za stabilnu stabilizaciju moraju biti obezbeđeni uređaji linije „law-drop“, koju karakteriše mali pad napona od ulaza do izlaza ulazni napon, koji premašuje izlaz za 0,1 - 0,5 V.