Стабилизатор на напрежение със защита от късо съединение инж. Мони
Бенвенисти Млад Конструктор 1983/5/стр. 3,4
При експериментирането на различни електронни схеми или за захранването
им често се използват изправители със стабилизатори на напрежение. Не са
редки случаите, когато по време на настройка или работа се получава късо
съединение или претоварване в изхода на стабилизатора на напрежение. Ако
срещу това не са взети мерки, възможно е да се повреди регулиращият
мощен транзистор, който обикновено е един от най – скъпите елементи в
цялото устройство.
 |
Съществуват много схемни решения за автоматично действаща защита при
късо съединение в изхода на стабилизаторите. Показаната на фиг. 1 схема
представлява едно от възможните решения, което без да е сложно, предлага
голяма сигурност и удобство за работа. В тази схема регулиращият елемент
е транзисторът Т3, управляващите – транзисторите Т1 и Т2, а за опорен
елемент служи ценеровият диод Д2 заедно със свързанирюте с него
резистори R4 и R5. Защитата от късо съединение в изхода на стабилизатора
се реализира чрез диода Д1.
Как действа схемата?
Напрежението на емитера на транзистора Т1 е стабилизирано с диода Д2, а
напрежението на базата се взима от изхода на стабилизатора посредством
делителя R6, R7 и R8. По такъв начин промените в изходното напрежение се
подават в базата на Т1. Ако изходното напрежение по някаква причина се
намали, напрежението в базата на Т1 също намалява, т.е. става по –
отрицателно спеямо стабилното напрежение, като това довежда до
нарастване на колекторния ток на транзистора. Тогава транзисторът Т2 се
отпушва повече, поради което и Т3 се отпушва. Вследствие на това
изходното напрежение се увеличава, докато достигне първоначалната
стойност, установена с R7. При нарастване на изходното напрежение
протича обратният процес. По този начин изходното напрежение се поддържа
стабилно.
При увеличаване на изходния ток, т.е. при увеличаване на товара, токът
през транзистора Т3, съответно през Т2, нараства, поради което се
увеличава падът на напрежението върху резистора R2 (с поляритет, посочен
на схемата). Този пад нараства дотогава, докато транзисторите Т2 и Т3
започнат да се запушват. Това довежда до спадане на изходното напрежение
на стабилизатора, а товарният ток остава постоянен. В този случай
стабилизаторът действа като стабилизатор на ток. По този начин товарният
ток остава постоянен независимо от по – нататъшното увеличаване на
товара. Големината на тока на ограничение се определя от стойността на
резистора R2. Чрез промяна на тази стойност токът на ограничение може да
бъде регулиран в широки граници. Този ток зависи и от коефициента на
усилване по ток (бета) на регулиращия транзистор Т3 и може да бъде
определен, като се използва следната зависимост:
Iогр = (Uz – 0,3) * (beta)/R2
Където Uz е напрежението на ценеровия диод Д2.
При късо съединение в изхода диодът Д1 се отпушва и напреженията на и
базата на транзистора Т1 практически се изравняват, поради което той се
запушва. Тогава и транзисторите Т2 и Т3 се запушват, и токът през товара,
а следователно и през регулиращия транзистор Т3, рязко намалява. След
отстраняването на късото съединение, диодът се запушва и нормалната
работа на стабилизатора се възстановява.
 |
Трите опасни режима на работа на стабилизатора са показани на графиката
на фиг. 2. Кондензаторите С1 и С2 служат да предотвратят
самовъзбуждането на стабилизатора. С3 филтрира напрежението на
стабилизиращия елемент. При използване на елементи с |
посочените на фиг. 1 стойности, токът на ограничение на стабилизатора е 3А. В този случай транзисторът Т3 трябва да се монтира на подходящ радиатор.
 |
Когато за регулиращ елемент се използва NPN – транзистор, схемата се
преобразува по посочения на фиг. 3 начин. Този стабилизатор е много
удобен за използване в устройства със заземен „минус”. В този случай
мощният регулиращ транзистор може да се монтира направо на шасито, без
да се изолира, понеже, както се вижда от схемата, и колекторът му е
заземен.
Генератори на постоянен ток Димитрина Янева
Млад Конструктор 1993/7/стр. 11,12
Генераторите на постоянен ток са схеми, които осигуряват постоянен ток,
независимо от това, че могат да се променят в широки граници товарното
съпротивление и захранващото напрежение.
 |
На фиг. 1 e показан прост пример на такава схема. Транзисторът Т е включен в схема в схема с общ емитер, като базовото му напрежение е стабилизирано чрез елементите R1 и Дz. Така емитерният ток на Т през резистора R2 е около 1 mA. Тъй като Т работи в режим на голямо усилване, колекторният и емитерният ток |
са почти еднакви. Ето защо колекторният
ток остава постоянен със стойност 1 mA, независимо от промените на
товарното съпротивление, които могат да бъдат от 0 Om до 12 кОm (при
тази стойност транзисторът е близо до насищането). На фиг. 1 б е показан
стандартният символ, използван за представяне на генератор на постоянен
ток.
Най – важните практически параметри на един генератор на постоянен ток
са номиналната стойност на тока I и динамичният импеданс Z. Връзката
между тях е:
делтаI = 1/Z
В тази формула I е в милиампери, а Z – в kOm. Така, ако схемата на фиг.
1а има динамичен импеданс Z = 1 Mom, , токът ще се изменя с 1 мкА при
промяна на напрежението на колектора с 1 V.
 |
Генераторите на постоянно напрежение понякога се използват и като
генератори на ток. Такъв случай е показан на на фиг. 2. Фиг. 2а
илюстрира основната схема на прост омметър с линейна скала. В случая
стойността на Rx се отчита от прост волтметър. Ако стойността на
протичащия в уреда ток е I = 1 mA, изходното напрежение е 1 mV.
Стойността на Rx веднага може да се отчете. Според закона на Ом
Rx = U/I
За случая
Rx = 1mV/1mA = 1 Om
Във фиг. 2б генераторът се използва за линейно зареждане на кондензатор.
Фиг. 2 в показва типично приложение за захранващо напрежение, при което
генераторът на постоянен ток използва фиксираното преднапрежение на
ценеровия диод, независимо от големите промени на входното напрежение.
По този начин ценеровият диод осигурява много стабилно изходно опорно
напрежение. Фиг. 2г показва как генератор на постоянен ток може да се
използва в Ni-Ca зарядно устройство. В него зарядният ток е постоянен,
независимо от броя на клетките, които се използват в Ni-Ca набор.
 |
Фиг. 3а е пример за приложение на генератор на постоянен ток като емитерен товар във веригата на емитерн повторител. В случая благодарение на динамичния импеданс на генератора, повторителят има отлична линейност и усилване близко до единица. На фиг. 3б, генераторът на постоянен ток е включен като колекторен товар и неговият висок динамичен импеданс осигурява много високо усилване по напрежение (около 70 dB). На фиг. 3в генераторът на постоянен ток е използван като емитерен товар в диференциален усилвател, където високият му динамичен импеданс осигурява голямо усилване и отлична линейност.
 |
Генераторите на постоянен ток намират широко приложение в много
дискретни и интегрални схеми. Фиг. 4 е една проста схема за получаване на постоянен изходен ток в границите от 1 – 10 mA. |
Двуполярен захранващ блок П.Н.
Млад Конструктор 1993/5/стр. 12
Често в електротехниката и електрониката се налага да се използва
двуполярен източник на стабилизирано напрежение (за захранване на схеми
с операционни усилватели, на реверсивни електрозадвижвания, на
автоматизиращи и настройващи системи и т.н.).
 |
Схемата се захранва от напрежението ~220V, което се понижава до
необходимото от трансформатора Тр1, който има две симетрични еднопосочно
навити намотки. С предпазителя Пр1 се превключва захранващотото мрежово
напрежение. При показаното положение на фигурата се предвижда
стабилизаторът да получава напрежение 220 V, a в другото положение 127
или 110 V.
Tрансформаторът Тр1 има две работни вторични намотки със средна точка,
която е включена към маса. Това общо напрежение се изправя от диодите Д1
– Д4. Може да се използват четири диода тип КД1110 или интегрален
изправителен блок КД202М (1993г). Кондензаторите С1 и С2 филтрират
напреженията на изхода на изправителя.
Входното напрежение на стабилизатора трябва да бъде в границите от 24 до
30 V. В този случай изходното може да се изменя от 5 до 20 V.
Maксималният консумиран ток от стабилизатора е по 2 А от всеки изход.
Основните регулиращи елементи са транзисторите Т2 и Т5. Източници за
опорно напрежение са ценеровите диоди Д5 и Д6. С потенциометрите R5 и
R11 се задава точно токът на стабилизация на ценеровите диоди, а с
потенциометрите R8 и R13 се регулира изходното напрежение.
Транзисторите Т2 и Т5 трябва да се монтират на охлаждаши радиатори с
обща площ поне 200 кв. cm. Въведен е контрол на работата на захранването
с релетата P1 и P2. Koнтактите на релетата P2/1 и P1/1 подават
захранването към лампите Л1 и Л2, които получават напрежение спрямо маса
от отделна вторична намотка. Лампата Л1 свети, когато стабилизаторът
работи нормално, а лампата Л2 сигнализира за претоварване.
Безтрансформаторен преобразувател ~220 V/5 V
Mлад конструктор 1993/5/стр. 13
 |
Устройството, чиято схема е показана на чертежа, позволява да се
захранва с постоянно напрежение 5 V маломощно устройство направо от
мрежата ~220 V. То може да се използва само в случаите, когато това
захранвано устройство не е свързано към корпуса на друго и не трябва
отрицателният полюс на захранването да се свърже към маса.
Мрежовото напрежение ~220 V се намалява, като основната част от него се
поема от кондензатора С1. Той трябва да бъде биполярен (неелектролитен)
и работното му напрежение да издържа върховото на мрежата (поне 350 V).
Eдната полувълна на мрежовото напрежение се шунтира от диода V1, а
захранващото устройство получава напрежение през другия диод V2. Върху
резистора R1 се получава спад на напрежение със стойност 5 V. През
буферния резистор R2 това напрежение се подава към захранващото
устройство. Ако напрежението трябва да бъде филтрирано, към изхода на
схемата трябва да се свърже електролитен кондензатор с подходящ
капацитет. В този случай с еквивалентен товар трябва да се провери
напрежението на изходните шини, за да не се повреди захранващото
устройство от по – високо захранващо напрежение.
Във веригата на напрежението ~220 V е включен предпазителят F1. Той
задължително се свързва към пряката захранваща шина (в случая на чертежа
долната), като към нея се подава фазовият проводник на напрежението ~220
V. Целта е при евентуално късо съединение от свързване на корпус минус
на захранването, предпазителят да изгори и да се избегне свързването на
напрежение ~220 V към открита метална част на захранваното устройство.
Най – голямото предимство на показаната схема е, че тя се състои от
малко и само стандартни елементи без трансформатор. За сметка на това
обаче, трябва да се има предвид, че от всяка точка на схемата и на
захранваното устройство съществува опасност от поражение от електрически
ток.
Затова захранването и захранващото устройство трябва да са монтирани в
пластмасова кутия, без да се използват проходни скрепителни елементи,
преминаващи през кутията и показващи се на външните повърхности. При
ремонт на захранващото устройство не се допуска работа при отворен капак
и включено мрежово напрежение.
Регулируем стабилизатор
Млад Конструктор 1993/5/стр. 13
Захранващият блок, чиято схема е показана на чертежа, може да се
използва практически за всички цели в слаботоковата електроника.
Изходното напрежение се регулира в границите от 0 до 80% от захранващото
постоянно напрежение, а токът може да се ограничи от 10 mA до 3 A.
 |
Регулиращият елемент на стабилизатора е транзисторът V4. Неговият
базисен ток се задава с транзистора V2. Tранзисторът V1 осигурява
регулирането на напрежение чрез промяна на преходното си съпротивление в
зависимост от потенциала, подаден на базата му.
С транзистора V3 се осъществява задействането на токовата защита. Този
транзистор, включен в емитерната верига на драйверния транзистор V2,
осигурява запушване на транзистора V1 при нарастване на консумирания ток
от стабилизатора над допустимия.
Входното напрежение може да бъде до 40 V, като в този случай
максималната стойност на изходното напрежение е 32 V.
Изходното напрежение се регулира с потенциометъра R6, а токът се
ограничава с втория потенциометър R5. Moщността на резистора R2 трябва
да бъде поне 1 W, а статичният коефициент на усилване по ток при схема с
общ емитер на транзистора V4 не трябва да бъде по – малък от 10.
Вместо посочения транзистор за V1 може да се включи българският 2T3606C
или руският Кт315Г, вместо V2 – българският 2Т6551 или руския КТ801Б,
вместо V3 – българският 2Т6821 или руският КТ361Г, а вместо V4 –
българският 2T7539 или руският КТ803А.
Симетричен захранващ източник Владимир Бочев
Млад Конструктор 1984/6/стр.12
 |
Много често разполагаме с еднополярен токоизточник, а ни е необходим
двуполярен. Проблемът се решава лесно с предложената схема. Действието и
е следното. Изходното напрежение в точката „0” се ставнява с
напрежението върху потенциометъра. Големият коефициент на усилване на
операционния усилвател 741 осигурява равенството на тези две напрежения.
С потенциометъра схемата се симетрира. Транзисторът 2N3055 може да се
замени с КТ801 А, Б; КТ809А, КU601, KU602 и др.
Стабилизатор на ток П.М.
Млад Конструктор 1992/7/стр. 13
В техническата литература съществуват разнообразни схеми на
стабилизирани източници на постоянен ток (генератори на ток). Сред най –
ефикасните и най – лесните за изпълнение са тези, реализирани с
интегрален стабилизатор на напрежение от серията 78хх и 79хх.
 |
Схемата, показана на рисунката, може да осигури стабилизиран ток през товара Rт в границите от 10 mA до 1,2 А. Протичащият ток през товара създава стабилно |
опорно напрежение между изхода и регулиращия вход, което от своя страна поддържа неизменен ток през товара Rт. Големината на тока през Rт се определя от съпротивлението на резистора R, от типа на интегралния стабилизатор и от стойността на захранващото напрежение U. С показаната стойност на тезистора R, с интегрален стабилизатор 7800 и при захранване 12 V, токът през товара е 45 mA.
Трябва да се има предвид, че когато стабилизаторът на ток работи при
стойности, по – големи от 350 mA, е необходимо интегралният регулатор на
напрежение да се монтира на охлаждащ радиатор.
Стабилизатор на напрежение без платка Красимир Клисарски
Млад Конструктор 1992/7/стр. 5,6
Интегралните стабилизатори на напрежение от сериите 78хх, 79хх са широко
разпростаанени и масово се използват в електронната апаратура.
Популярното регулиране на изходното напрежение с резисторен делител води
до влошаване на стабилността му.
 |
На фиг. 1 е показано схемно решение на прост регулируем стабилизатор 5 –
20 V и изходен ток до 0,9 А. За разлика от класическото схемно решение
тук са вмъкнати елементите DA2 и С2, които подобряват изходните
параметри на схемата. Интегралният стабилизатор DA2 стабилизира на +24 V
изправеното от DA1 и филтрирано от С1 напрежение. В случая DA3
допълнително стабилизира и регулира Uизх. При движение на плъзгача на
потенциометъра P1 към нулевата шина Uизх се увеличава до около 20 V.
Неговата стойност зависи от толеранса на опорните напрежения на
елементите DA2, DA3 и съпротивлението на P1. Пиковият ток на
стабилизатора е 1,2 А. Действат защитата от претоварване по ток, от късо
съединение в изхода и топлинните защити на интегралните регулатори.
Праговата стойност на защитата по ток надвишава с повече от 30% пиковия
ток на стабилизатора. Изменението на изходното напрежение при промяна на
изходния ток от 0 до 0,9 А за контролни напрежения 5 и 20 V е съответно
30 и 80 mV.
Стабилизаторът се монтира направо на стандартен радиаторен профил 60 х
20 mm с дължина 100 mm. Регулаторите са в корпус ТО-3, като DA2 е на
слюдена, изолационна подложка. Монтажът е обемен. Минусът на С1, С2,
колекторът на DA2 и краят на P1 са заземени в една точка.
 |
На фиг. 2 е показано друго просто решение за ступално изменение на
изходното напрежение 5 – 13 V при товар до 1 А. С галетния превключвател
S се задават 11 степени на изходното напрежение, като при движение на
плъзгача му кън нулевата шина то расте. Стъпката му е 0,8 V e определена
от пада на напрежението в права посока на точковите диоди Д1 – Д10 тип
SFD112. Стъпката може да бъде променена в границите 0,3 – 1,4 V с
включване на други такива. Може да се опита с всякакви Ge или Si
импулсни, изправителни или универсални диоди. Токът на управляващия
електрод не превишава 8 mA. Изменението на изходното напрежение при
промяната на изходния ток от 0 до 1 А за контролни напрежения 5 и 13 V е
съответно 60 и 110 mV. Пиковият ток на стабилизатора е 1,2 А. Работи
защитата на интегралния регулатор.
Стабилизаторът се монтира на профил 60 х 20 mm с дължина 70 mm.
Регулаторът DA2 е в корпус ТО-3. Диодите Д1 – Д10 са монтирани на
галетния превключвател S, който се намира в непосредствена близост и е
свързан с къси проводници към съответните точки на обемния монтаж.
Стойностите на С1 и в двете схемни решения е минимална. Желателно е
вторичната намотка на транзформатора да се изчисли за максимален ток 1,5
А при достатъчен запас от мощност.
Описаните схемни решения са подходящи и за стабилизиране на отрицателни
напрежения с регулатори от серията 79хх. Необходима обаче е корекция в
поляритета на елементите и захранването. При наличие на трансформатор
със среден извод, свързан към маса, с елемента DA1 може да се направи
двуполярно захранване. Използването му в схемните решения от фиг. 1 или
фиг. 2 в комбинация с регулатори от серията 79хх води до построяването
на двуполярен стабилизатор.
Стабилизаторите без платка са много подходящи за начинаещи радиолюбители,
електротехници и дтруги които искат за минимум време да реализират
своите идеи.
Защита от пренапрежение (предварително зададено) със ИС МАА723 В.Б.
Млад Конструктор 1985/7/стр. 19
Опасно е, когато по някакъв начин се появи по – високо от допустимото
напрежение на входа на електронния стабилизатор. В такъв случай е
необходимо включването на защитна схема. Тук се предлага такава схема на
защита от пренапрежение, изградена с интегралната схема 723. Когато
напрежението в точка А надвиши определена стойност, интегралната схема
отпушва тиристора Th, като токът, протичащ през него, стопява
предпазителя П. И всичко това става за около 1 – 2 мкs.
 |
Интегралната схема 723 е включена като компаратор. На единия вход е
подадено половината от константното напрежение 7,15 V, осигурявано на
краче 6. Напрежението, което се следи, се подава на делителя на
напрежение R1, R2, R3, а оттам на другия вход на компаратора. Прагът на
обръщане на компаратора чрез R2 може да се изменя между 4,5 I 17 V.
Когато напрежението в точка А превиши нагласената с R2 стойност,
компараторът се обръща, и към управляващия електрод на тиристора Th
протича отпушващ ток и той се запушва. Така тиристорът дава накъсо
положителния електрод на кондензатора С и „маса” и протеклият ток
стопява бушона.
Двуполюсен генератор на ток Т.Г.
Млад Конструктор 1993/4/стр.17
На любителите на електроника, които се занимават с токозахранващи
устройства, предлагаме да си направят сами елементарен за изпълнение, но
много полезен генератор на ток. Характерно за показаната схема е, че тя
не се нуждае от външно буфериране, т.е. не е необходимо да се включва
външно транзисторно стъпало, което да усилва сигнала.
Ефектът на стабилизиране на тока през четирите транзистора се получава
вследствие на нелинейните волтамперни характеристики на преходите
база-емитер на транзисторите, като стойността на тока се ограничава от
двата резистора R1 и R2.
 |
При реализирането на устройството трябва да се имат предвид някои
особености. Стойностите на двата резистора R1 и R2 в двата клона на
стабилизатора трябва да бъдат равни, и то с точност, не по – малка от
5%. Транзисторите V1 – V4 също трябва да бъдат равни или поне
стойностите на напреженията база – емитер не трябва да се различават с
повече от 3%. Стойността на стабилизирания ток е обратнопропорционална на резисторите. |
Захранване на светодиод от мрежа ~220 V Й.Б.
Млад Конструктор 1982/5/стр.12
Светодиодите намират широко приложение като индикатори на напрежение,
поради малката си консумация и голяма дълготрайност. За съжаление обаче,
те се използват само за ниски напрежения, и то заедно с подходящи
ограничаващи резистори. При по – високи напрежения се отделя по – голяма
мощност в ограничителния резистор и схемата става неикономична. Ало
светодиодът се включи в променливотокова верига, трябва да се вземат
мерки обратното напрежение върху него да не превиши стойността 3 V,
поради опасност от пробив.
 |
Схемата, която ви предлагаме, позволява светодиодът Д1, да се използва като индикатор на променливо мрежово напрежение ~220 V. Вместо ограничаващ резистор тук е използвано реактивното съпротивление на кондензатора С1, който не консумира активна мощност, а само дефазира тока на 90 градуса. При капацитет 0,1 |
мкF токът във веригата на
светодиода е 4 mA и диодът свети слабо, а при капацитет 0,47 мкF, токът
е 20 mA и светенето е нормално. Трябва да се избере кондензатор с
пробивно напрежение над 500 V.
При свързване през кондензатор към мрежа съществува проблем за тока на
включване. Той се състои в следното. Включването към мрежата става в
произволен момент, когато напрежението има някаква стойност между 0 и
~220 V (ефективна стойност). Най – опасен е случаят на включване в
момент на върховното напрежение. Тъй като кондензаторът не е зареден,
токът в момента на включване през време на положителната полувълна е
много голям и ще повреди светодиода. За да не стане това, паралелно на
групата Д1-R1 е включен ценеров диод с напрежение на стабилизация 2,7 V
и достатъчна мощност (1 W). През време на отрицателната полувълна
ценеровият диод работи като обикновен диод и не позволява напрежението
върху светодиода да достигне опасна за пробива му стойност.
Филтър за намаляване на пулсациите
 |
Материалите подготви за сайта:
e-mail: ivanparst@dir.bg