|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Tranzystorowe regulatory napięcia z zabezpieczeniem przed przeciążeniem
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ochronniki przeciwprzepięciowe Wydaje się, że o ciągłych stabilizatorach napięcia napisano już wszystko. Niemniej jednak opracowanie niezawodnego i niezbyt skomplikowanego (nie więcej niż trzy lub cztery tranzystory) stabilizatora, zwłaszcza przy zwiększonym prądzie obciążenia, jest dość poważnym zadaniem, ponieważ jednym z pierwszych miejsc jest wymóg niezawodnej ochrony tranzystorów sterujących z przeciążenia. Jednocześnie pożądane jest, aby po wyeliminowaniu przyczyny przeciążenia normalna praca stabilizatora została automatycznie przywrócona. Chęć spełnienia tych wymagań często prowadzi do znacznego skomplikowania obwodu stabilizatora i zauważalnego spadku jego wydajności. Autor proponowanego artykułu stara się znaleźć optymalne jego zdaniem rozwiązanie. Zanim poszukamy optymalnego rozwiązania, przeanalizujmy charakterystyki obciążenia Uout = f(Iout) stabilizatorów napięcia wykonanych według najczęściej spotykanych schematów. Dla stabilizatora opisanego w [1] przy przeciążeniu napięcie wyjściowe Uout szybko spada do zera. Jednak prąd nie maleje i może wystarczyć do uszkodzenia obciążenia, a moc wydzielana przez tranzystor sterujący czasami przekracza dopuszczalną. W [2] taki stabilizator jest uzupełniony o zabezpieczenie spustu. W przypadku przeciążenia spada nie tylko napięcie wyjściowe, ale także prąd. Zabezpieczenie to nie jest jednak wystarczająco skuteczne, gdyż działa dopiero po spadku napięcia wyjściowego poniżej 1 V iw pewnych warunkach nie eliminuje termicznego przeciążenia tranzystora regulacyjnego. Aby przywrócić taki stabilizator do trybu pracy, konieczne jest prawie całkowite wyłączenie obciążenia, co nie zawsze jest dopuszczalne, zwłaszcza w przypadku stabilizatora, który służy jako integralna część bardziej złożonego urządzenia. Zabezpieczenie stabilizatora, którego schemat pokazano na ryc. 1 jest wyzwalany już przy nieznacznym spadku napięcia wyjściowego spowodowanym przeciążeniem. Wartości znamionowe elementów obwodu podano dla napięcia wyjściowego 12 V w dwóch wersjach: bez nawiasów, jeśli VD1 to D814B, oraz w nawiasach, jeśli jest to KS139E. Krótki opis działania takiego stabilizatora znajduje się w [3].
Jego dobre parametry tłumaczy się tym, że wszystkie niezbędne sygnały generowane są ze stabilizowanego napięcia wyjściowego, a oba tranzystory (regulujący VT1 i sterujący VT2) pracują w trybie wzmocnienia napięciowego. Eksperymentalnie pobrane charakterystyki obciążenia tego stabilizatora pokazano na ryc. 2 (krzywe 3 i 4).
Gdy napięcie wyjściowe odbiega od wartości nominalnej, jego przyrost jest prawie całkowicie przekazywany przez diodę Zenera VD1 do emitera tranzystora VT2. Jeśli nie weźmiesz pod uwagę rezystancji różnicowej diody Zenera, ΔUe - ΔUout. Jest to negatywny sygnał sprzężenia zwrotnego. Ale urządzenie ma również pozytywne. Tworzony jest przez część przyrostu napięcia wyjściowego, dostarczoną do bazy tranzystora przez dzielnik napięcia R2R3:
Całkowite sprzężenie zwrotne w trybie stabilizacji jest ujemne, sygnał błędu jest wartością
która jest większa w wartości bezwzględnej, tym mniejszy R3 w porównaniu do R2. Zmniejszenie tego stosunku korzystnie wpływa na współczynnik stabilizacji i rezystancję wyjściową stabilizatora. Jeśli się uwzględni
Dioda Zenera VD1 powinna być wybrana dla maksymalnego możliwego, ale niższego napięcia wyjściowego stabilizacji. Jeśli zastąpimy rezystor R3 dwiema diodami połączonymi w kierunku do przodu i połączonymi szeregowo (jak sugerowano np. być przyjmowana przez małą rezystancję różnicową otwartych diod. Jednak taka wymiana prowadzi do pewnych problemów, gdy stabilizator przechodzi w tryb ochronny. Zastanowimy się nad nimi poniżej, ale na razie pozostawimy rezystor R4 w tym samym miejscu. W trybie stabilizacji spadek napięcia na rezystorze R1 pozostaje prawie niezmieniony. Prąd przepływający przez ten rezystor jest sumą prądu diody Zenera VD1 i prądu emitera tranzystora VT2, który jest praktycznie równy prądowi bazowemu tranzystora VT1. Wraz ze spadkiem rezystancji obciążenia ostatnia składowa prądu przepływającego przez R1 wzrasta, a pierwsza (prąd diody Zenera) maleje do zera, po czym przyrost napięcia wyjściowego nie jest już przesyłany do emitera tranzystora VT2 przez zenera dioda. W rezultacie obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego zostaje przerwany, a nadal działające dodatnie sprzężenie zwrotne prowadzi do lawinowego zamknięcia obu tranzystorów i odcięcia prądu obciążenia. Prąd obciążenia, po przekroczeniu którego następuje zadziałanie zabezpieczenia, można oszacować ze wzoru
gdzie h21e jest współczynnikiem przenoszenia prądu tranzystora VT1. Niestety h21e ma dużą zmienność w zależności od instancji tranzystora, w zależności od prądu i temperatury. Dlatego rezystor R1 często musi być wybrany podczas ustawiania. W stabilizatorze zaprojektowanym na duży prąd obciążenia rezystancja rezystora R1 jest niewielka. W rezultacie prąd płynący przez diodę Zenera VD1, wraz ze spadkiem prądu obciążenia, wzrasta tak bardzo, że konieczne jest zastosowanie diody Zenera o dużej mocy. Obecność w charakterystyce obciążenia (patrz krzywe 3 i 4 na ryc. 2) stosunkowo długich odcinków przejściowych między trybami pracy i ochronnymi (należy zauważyć, że te odcinki są najtrudniejsze pod względem reżimu termicznego tranzystora VT1) jest głównie ze względu na fakt, że rozwój procesu przełączania zapobiega lokalnemu ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu przez rezystor R1. Im niższe napięcie stabilizacja diody Zenera VD1, im większa, ceteris paribus, wartość rezystora R1 i bardziej „zaostrzone” przejście z trybu pracy do trybu ochronnego stabilizatora. Ten, jak wcześniej wyciągnięto, wniosek o wykonalności zastosowania diody Zenera VD1 z najwyższym możliwym napięciem stabilizującym został potwierdzony eksperymentalnie. Napięcie wyjściowe stabilizatora zgodnie z obwodem pokazanym na ryc. 1, z diodą Zenera D814B (Ust = 9 V), w porównaniu z podobną diodą Zenera KS139E (UCT = 3,9 V), znacznie mniej zależy od obciążenia i „chłodniej” przechodzi w stan ochronny przy przeciążeniu. Możliwe jest zmniejszenie, a nawet całkowite wyeliminowanie sekcji przejściowej charakterystyki obciążenia stabilizatora poprzez dodanie do niego dodatkowego tranzystora VT3, jak pokazano na ryc. 3.
W trybie pracy tranzystor ten jest w stanie nasycenia i praktycznie nie ma wpływu na działanie stabilizatora, tylko nieznacznie pogarsza stabilność temperaturową napięcia wyjściowego. Gdy w wyniku przeciążenia prąd diody Zenera VD1 dąży do zera, tranzystor VT3 przechodzi w stan aktywny, a następnie zamyka się, tworząc warunki do szybkiego włączenia zabezpieczenia. Nie występuje w tym przypadku płynny odcinek przejściowy charakterystyki obciążenia (patrz krzywa 1 na rys. 2). Diody VD2 i VD3 w trybie pracy stabilizują napięcie w oparciu o tranzystor VT2, co poprawia główne parametry stabilizatora. Jednak bez dodatkowego tranzystora VT3 wpływa to negatywnie na ochronę, ponieważ osłabia dodatnią składową systemu operacyjnego. Przełączenie w tryb ochronny jest w tym przypadku bardzo opóźnione i następuje dopiero po spadku napięcia na obciążeniu do wartości zbliżonej do obsługiwanej przez diody VD2 i VD3 oparte na tranzystorze VT2 (patrz krzywa 2 na ryc. 2). Rozważane stabilizatory mają istotną dla wielu zastosowań wadę: po usunięciu przyczyny przeciążenia pozostają w stanie ochronnym i często nie przechodzą w tryb pracy po podaniu napięcia zasilającego przy podłączonym obciążeniu. Istnieją różne sposoby ich uruchomienia, np. poprzez zastosowanie dodatkowego rezystora zainstalowanego równolegle z sekcją kolektor-emiter tranzystora VT1 lub (jak zaproponowano w [4]) „zasilenie” bazy tranzystora VT2. Problem rozwiązuje kompromis między niezawodnością rozruchu pod obciążeniem a wielkością prądu zwarciowego, co nie zawsze jest akceptowalne. Warianty jednostek nośnych rozważane w [5] i [6] są bardziej wydajne, ale komplikują stabilizator jako całość. Niecodzienny, ale ciekawy sposób wyprowadzenia stabilizatora z trybu ochronnego został zaproponowany w [7]. Polega to na tym, że specjalnie dostarczony generator impulsów okresowo wymusza otwieranie tranzystora regulacyjnego, przenosząc stabilizator na pewien czas do trybu pracy. Jeżeli przyczyna przeciążenia zostanie wyeliminowana, po zakończeniu kolejnego impulsu zabezpieczenie nie zadziała ponownie i stabilizator będzie kontynuował normalną pracę. Średnia moc rozpraszana w tranzystorze sterującym podczas przeciążenia nieznacznie wzrasta. na ryc. 4 przedstawia schemat jednej z możliwych opcji stabilizatora działającego na tej zasadzie. Różni się on od opisanego w [7] brakiem osobnego węzła - generatora impulsów. Po przeciążeniu stabilizator przechodzi w tryb oscylacyjny z powodu dodatniego OS, który zamyka się przez kondensator C1. Rezystor R3 ogranicza prąd ładowania kondensatora, a R4 służy jako obciążenie generatora, gdy obciążenie zewnętrzne jest zamknięte.
W przypadku braku przeciążenia, po podaniu napięcia zasilającego, stabilizator uruchamia się dzięki rezystorowi R2. Ponieważ kondensator C1 jest zbocznikowany przez otwartą diodę VD2 i połączone szeregowo rezystory R3-R5, warunki samowzbudzenia nie są spełnione i urządzenie działa podobnie do rozważanego wcześniej (patrz ryc. 1). Podczas przejścia stabilizatora do trybu ochronnego kondensator C1 działa jak wzmacniacz, przyspieszając rozwój procesu. Równoważny obwód stabilizatora w trybie ochronnym pokazano na ryc. 5.
Przy rezystancji obciążenia Rn równej zeru dodatni zacisk kondensatora C1 jest podłączony przez rezystor R4 do wspólnego przewodu (minus źródło napięcia wejściowego). Napięcie, do którego kondensator został naładowany, nawet w trybie stabilizacji, jest przykładane do podstawy tranzystora VT2 z ujemną polaryzacją i utrzymuje tranzystor w stanie zamkniętym. Kondensator jest rozładowywany prądem i1. prąd przez rezystory R3-R5 i otwartą diodę VD2. Kiedy napięcie na podstawie VT1 przekroczy -0,7 V, dioda VD2 zamknie się, ale kondensator będzie nadal ładowany prądem i2 przepływającym przez rezystor R2. Po osiągnięciu małego dodatniego napięcia u podstawy tranzystora VT2, ten ostatni, a wraz z nim VT1, zacznie się otwierać. Dzięki dodatniemu sprzężeniu zwrotnemu przez kondensator C1 oba tranzystory otworzą się całkowicie i pozostaną w tym stanie przez pewien czas, aż kondensator zostanie naładowany prądem i3 prawie do napięcia Uin, po czym tranzystory zamkną się i cykl się powtórzy. Ze schematem pokazanym na rys. 5 nominałów elementów, czas trwania generowanych impulsów to milisekundy, okres powtarzania to 100...200 ms. Amplituda impulsów prądu wyjściowego w trybie ochronnym jest w przybliżeniu równa prądowi zadziałania zabezpieczenia. Średnia wartość prądu zwarciowego, mierzona za pomocą miliamperomierza wskazówkowego, wynosi około 30 mA. Wraz ze wzrostem rezystancji obciążenia RH przychodzi moment, kiedy przy otwartych tranzystorach VT1 i VT2 ujemny system operacyjny „przeważa” dodatni, a generator ponownie zamienia się w stabilizator napięcia. Wartość RH, przy której zmienia się reżim, zależy głównie od rezystancji rezystora R3. Jeśli jego wartości są zbyt małe (poniżej 5 omów), w charakterystyce obciążenia pojawia się histereza, a przy zerowej rezystancji R3 stabilizacja napięcia jest przywracana dopiero wtedy, gdy rezystancja obciążenia jest większa niż 200 omów. Nadmierny wzrost rezystancji rezystora R3 prowadzi do tego, że w charakterystyce obciążenia pojawia się odcinek przejściowy. Amplituda impulsów o ujemnej polaryzacji na tranzystorze VT2 osiąga 10 V, co może doprowadzić do przebicia elektrycznego sekcji baza-emiter tego tranzystora. Jednak przebicie jest odwracalne, a jego prąd jest ograniczony przez rezystory R1 i R3. Nie zakłóca pracy generatora. Wybierając tranzystor VT2, należy również wziąć pod uwagę, że napięcie przyłożone do jego sekcji kolektor-baza osiąga sumę napięć wejściowych i wyjściowych stabilizatora. W sprzęcie roboczym wyjście regulatora napięcia jest zwykle bocznikowane przez kondensator (C2, pokazany na ryc. 4 linią przerywaną). Jego pojemność nie powinna przekraczać 200 mikrofaradów. Ograniczenie wynika z faktu, że podczas przeciążenia, któremu nie towarzyszy całkowite zamknięcie wyjścia, kondensator ten wchodzi w obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego generatora. W praktyce wyraża się to tym, że generator „startuje” dopiero przy znacznym przeciążeniu, aw charakterystyce obciążenia pojawia się histereza. Rezystancja rezystora R4 musi być taka, aby spadek napięcia na nim podczas impulsu był wystarczający do otwarcia tranzystora VT2 (-1 V) i zapewnienia warunków do samogenerowania przy zerowej rezystancji obciążenia. Niestety w trybie stabilizacji ten rezystor tylko obniża wydajność urządzenia. Dla prawidłowego działania zabezpieczenia konieczne jest, aby przy dowolnym dopuszczalnym prądzie obciążenia minimalne (z uwzględnieniem tętnień) napięcie wejściowe stabilizatora pozostawało wystarczające do jego normalnej pracy. Podczas sprawdzania wszystkich omówionych powyżej stabilizatorów przy znamionowym napięciu wyjściowym 12 V, jako źródło zasilania służył 14-woltowy prostownik diodowy z kondensatorem 10000 38 mikrofaradów na wyjściu. Napięcie tętnienia na wyjściu prostownika, mierzone miliwoltomierzem VZ 0,6, nie przekraczało XNUMX V. W razie potrzeby impulsowy charakter zabezpieczenia można wykorzystać do wskazania stanu stabilizatora, w tym dźwięku. W tym drugim przypadku podczas przeciążenia będą słyszalne kliknięcia z częstotliwością powtarzania impulsów. na ryc. Na rysunku 6 przedstawiono schemat bardziej złożonego stabilizatora z zabezpieczeniem impulsowym, w dużej mierze pozbawionego wad omówionych w pierwszej części artykułu (patrz rysunek 4). Jego napięcie wyjściowe wynosi 12 V, rezystancja wyjściowa 0,08 Ohm, współczynnik stabilizacji 250, maksymalny prąd pracy 3 A, próg ochrony 3,2 A, średni prąd obciążenia w trybie ochronnym 60 mA. Obecność wzmacniacza na tranzystorze VT2 pozwala w razie potrzeby znacznie zwiększyć prąd roboczy poprzez wymianę tranzystora VT1 na mocniejszy kompozytowy.
Algorytm ochrony tego stabilizatora niewiele różni się od wcześniej opisanego. W trybie ochronnym tranzystory VT2 i VT3 tworzą generator impulsów z kondensatorem ustawiającym częstotliwość C1. Kondensator C2 tłumi generowanie pasożytów o wysokiej częstotliwości. Nie ma rezystora szeregowego, który obniża wydajność w obwodzie wyjściowym stabilizatora (podobnie jak R4, patrz ryc. 4), obciążeniem generatora jest rezystor R1. Przeznaczenie diod VD1, VD2 i tranzystora VT4 jest podobne do elementów VD2, VD3 i VT3 w stabilizatorze zgodnie z obwodem pokazanym na ryc. 3. Wartość rezystora ograniczającego R4 może mieścić się w zakresie od kilkudziesięciu omów do 51 kOhm. Wyjście stabilizatora można zbocznikować kondensatorem o pojemności do 1000 μF, co jednak prowadzi do pojawienia się histerezy w charakterystyce obciążenia: przy progu ochrony 3,2 A zmierzona wartość prądu powrotnego do trybu stabilizacji wynosi 1,9 A. W celu wyraźnego przełączania trybów konieczne jest, aby przy spadku rezystancji obciążenia prąd płynący przez diodę Zenera VD3 zatrzymywał się, zanim tranzystor VT2 wejdzie w nasycenie.Dlatego wartość rezystora R1 dobiera się w taki sposób, aby przed zabezpieczenia wyłączają się między kolektorem a emiterem tego tranzystora, pozostaje napięcie co najmniej 2 ... 3 V. W trybie ochronnym tranzystor VT2 wchodzi w nasycenie, w wyniku czego amplituda impulsów prądu obciążenia może wynosić 1.2 . .. 1,5-krotność prądu zadziałania zabezpieczenia. Należy pamiętać, że przy znacznym spadku rezystancji R1 moc rozpraszana na tranzystorze VT2 znacznie wzrasta. Obecność kondensatora C1 może teoretycznie prowadzić do wzrostu tętnienia napięcia wyjściowego stabilizatora. Jednak w praktyce tego nie zaobserwowano. Wyjściowe napięcie stabilizowane jest równe sumie spadków napięcia na diodach VD1 i VD2, sekcji baza-emiter tranzystora VT4 i napięciu stabilizacji diody Zenera VD3 minus spadek napięcia w sekcji baza-emiter tranzystora tranzystor VT3 - około 1,4 V więcej niż napięcie stabilizujące diody Zenera. Prąd zadziałania zabezpieczenia oblicza się według wzoru
Dzięki dodatkowemu wzmacniaczowi na tranzystorze VT2 prąd płynący przez rezystor R3 jest stosunkowo mały, nawet przy znacznych znamionowych prądach obciążenia. To z jednej strony poprawia wydajność stabilizatora, ale z drugiej wymusza zastosowanie diody Zenera zdolnej do pracy przy niskich prądach jak VD3. Minimalny prąd stabilizacji pokazany na schemacie (patrz ryc. 6) diody Zenera KS211Zh wynosi 0,5 mA. Taki stabilizator, oprócz swojego bezpośredniego przeznaczenia, może służyć jako ogranicznik rozładowania akumulatora. Aby to zrobić, napięcie wyjściowe jest ustawione tak, że gdy napięcie akumulatora jest niższe niż dopuszczalne, zadziała zabezpieczenie, zapobiegając dalszemu rozładowaniu. Wartość rezystora R6 w tym przypadku zaleca się zwiększyć do 10 kOhm. W rezultacie prąd pobierany przez urządzenie w trybie pracy spadnie z 12 do 2,5 mA. Należy pamiętać, że na granicy zadziałania zabezpieczenia prąd ten wzrasta do około 60 mA, ale wraz z uruchomieniem generatora impulsów średnia wartość prądu rozładowania akumulatora spada do 4 ... 6 mA. Zgodnie z rozważaną zasadą ochrony impulsowej możliwe jest zbudowanie nie tylko stabilizatorów napięcia, ale także samonaprawiających się elektronicznych „bezpieczników” instalowanych między źródłem zasilania a obciążeniem. W przeciwieństwie do wkładek topikowych, takie bezpieczniki mogą być używane wielokrotnie bez obawy o powrót do zdrowia po wyeliminowaniu przyczyny zadziałania. Bezpiecznik elektroniczny musi wytrzymać zarówno krótkotrwałe, jak i długotrwałe, pełne lub częściowe zamknięcie obciążenia. To ostatnie często występuje w przypadku długich przewodów łączących, których rezystancja stanowi znaczną część ładunku. Ten przypadek jest najtrudniejszy dla elementu przełączającego bezpiecznika. na ryc. 7 przedstawia schemat prostego samonaprawiającego się bezpiecznika elektronicznego z zabezpieczeniem impulsowym. Zasada jego działania jest zbliżona do opisanego powyżej stabilizatora napięcia (patrz ryc. 4), ale przed aktywacją zabezpieczenia tranzystory VT1 i VT2 są nasycone, a napięcie wyjściowe jest prawie równe wejściu.
Jeśli prąd obciążenia przekroczył dopuszczalną wartość, tranzystor VT1 wychodzi z nasycenia, a napięcie wyjściowe zaczyna spadać. Jego przyrost przez kondensator C1 wchodzi do podstawy tranzystora VT2, zamykając ten ostatni, a wraz z nim VT1. Napięcie wyjściowe spada jeszcze bardziej, aw wyniku procesu lawinowego tranzystory VT1 i VT2 są całkowicie zamknięte. Po pewnym czasie, w zależności od stałej czasowej obwodów R1C1, ponownie się otworzą, jeśli jednak przeciążenie będzie się utrzymywać, ponownie się zamkną. Cykl ten jest powtarzany aż do usunięcia przeciążenia. Częstotliwość generowanych impulsów wynosi około 20 Hz, gdy obciążenie jest nieco większe niż dopuszczalne, a 200 Hz, gdy jest ono całkowicie zamknięte. Cykl pracy impulsów w tym drugim przypadku wynosi ponad 100. Gdy rezystancja obciążenia wzrośnie do akceptowalnej wartości, tranzystor VT1 wejdzie w nasycenie i generowanie impulsów ustanie. Prąd roboczy „bezpiecznika” można w przybliżeniu określić za pomocą wzoru
Współczynnik 0,25, dobrany eksperymentalnie, uwzględnia fakt, że w momencie przejścia tranzystora VT1 z trybu nasycenia do trybu aktywnego jego współczynnik przenoszenia prądu jest znacznie mniejszy niż nominalny. Zmierzony prąd zadziałania zabezpieczenia przy napięciu wejściowym 12 V wynosi 0,35 A, amplituda impulsów prądu obciążenia przy jego zamknięciu wynosi 1,3 A. Histereza (różnica między prądami działania zabezpieczenia i przywrócenia działania tryb) nie został wykryty. W razie potrzeby do wyjścia „bezpiecznika” można podłączyć kondensatory blokujące o łącznej pojemności nie większej niż 200 mikrofaradów, co zwiększy prąd wyzwalający do około 0,5 A. Jeśli konieczne jest ograniczenie amplitudy impulsów prądu obciążenia w obwodzie emitera tranzystora VT2, należy uwzględnić rezystor o wartości kilkudziesięciu omów i nieznacznie zwiększyć wartość rezystora R3. Jeśli obciążenie nie jest całkowicie zamknięte, możliwa jest awaria elektryczna sekcji baza-emiter tranzystora VT2. Nie wpływa to znacząco na pracę generatora i nie stanowi zagrożenia dla tranzystora, ponieważ ładunek zgromadzony w kondensatorze C1 przed awarią jest stosunkowo niewielki. Wady „bezpiecznika” zmontowanego zgodnie z rozważanym schematem (ryc. 7) to niska wydajność ze względu na rezystor R3 połączony szeregowo w obwodzie obciążenia i prąd bazowy tranzystora VT1, który jest niezależny od obciążenia. To ostatnie jest typowe dla innych podobnych urządzeń [8]. Oba powody, które zmniejszają wydajność, są eliminowane w mocniejszym „bezpieczniku” o maksymalnym prądzie obciążenia 5 A, którego obwód pokazano na ryc. 8. Jego sprawność przekracza 90% przy ponad dziesięciokrotnej zmianie prądu obciążenia. Prąd pobierany przy braku obciążenia jest mniejszy niż 0,5 mA.
Aby zmniejszyć spadek napięcia na „bezpieczniku”, jako VT4 zastosowano tranzystor germanowy. Gdy prąd obciążenia jest mniejszy niż dopuszczalny, tranzystor ten jest bliski nasycenia. Ten stan jest wspierany przez pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego, która, gdy tranzystor VT2 jest otwarty i nasycony, jest tworzona przez tranzystory VT1 i VT3. Spadek napięcia w sekcji kolektor-emiter tranzystora VT4 nie przekracza 0,5 V przy prądzie obciążenia 1 A i 0,6 V przy 5 A. Gdy prąd obciążenia jest mniejszy niż prąd wyzwalający zabezpieczenie, tranzystor VT3 jest w trybie aktywnym, a napięcie między jego kolektorem a emiterem jest wystarczające do otwarcia tranzystora VT6, co zapewnia stan nasycenia tranzystora VT2 i ostatecznie przewodzenie stan klucza VT4. Wraz ze wzrostem prądu obciążenia wzrasta prąd bazowy VT3 pod wpływem ujemnego OS, a napięcie na jego kolektorze maleje, aż do zamknięcia tranzystora VT6. W tym momencie włącza się ochrona. Prąd wyzwalający można oszacować za pomocą wzoru
gdzie Req jest całkowitą rezystancją rezystorów R4, R6 i R8 połączonych równolegle. Współczynnik 0,5, podobnie jak w poprzednim przypadku, jest eksperymentalny. Gdy obciążenie jest zamknięte, amplituda impulsów prądu wyjściowego jest w przybliżeniu dwukrotnie większa niż prąd zadziałania zabezpieczenia. Ze względu na działanie dodatniego systemu operacyjnego, który zamyka się przez kondensator C2, tranzystor VT6, a wraz z nim VT2-VT4, są całkowicie zamknięte, VT5 otwiera się. Tranzystory pozostają we wskazanych stanach, dopóki ładowanie kondensatora C2 nie zostanie zakończone przez prąd płynący przez sekcję baza-emiter tranzystora VT5 i rezystory R7, R9, R11, R12. Ponieważ R12 ma największą wartość z wymienionych rezystorów, określa on okres powtarzania generowanych impulsów - około 2,5 s. Po zakończeniu ładowania kondensatora C2 tranzystor VT5 zamknie się, VT6 i VT2-VT4 otworzą się. Kondensator C2 jest rozładowywany w ciągu około 0,06 s przez tranzystor VT6, diodę VD1 i rezystor R11. Przy zamkniętym obciążeniu prąd kolektora tranzystora VT4 w tym czasie osiąga 8 ... 10 A. Następnie cykl się powtórzy. Jednak podczas pierwszego impulsu po wyeliminowaniu przeciążenia tranzystor VT3 nie wejdzie w nasycenie, a „bezpiecznik” powróci do trybu pracy. Co ciekawe, podczas impulsu tranzystor VT6 nie otwiera się całkowicie. Zapobiega temu ujemna pętla OS utworzona przez tranzystory VT2, VT3, VT6. Przy wartości rezystora R8 (9 kOhm) wskazanej na schemacie (ryc. 51) napięcie na kolektorze tranzystora VT6 nie spada poniżej 0,3 Uin. Najbardziej niekorzystnym obciążeniem dla „bezpiecznika” jest potężna żarówka, w której rezystancja zimnego żarnika jest kilkakrotnie mniejsza niż rezystancja nagrzanego. Test przeprowadzony lampą samochodową 12 V 32 + 6 W wykazał, że 0,06 s na rozgrzanie w zupełności wystarczy i „bezpiecznik” po włączeniu niezawodnie przechodzi w tryb pracy. Ale w przypadku lamp o większej inercji czas trwania i okres powtarzania impulsów może wymagać zwiększenia poprzez zainstalowanie większego kondensatora C2 (ale nie tlenku). Cykl pracy generowanych impulsów w wyniku takiej wymiany pozostanie taki sam. Równy 40, nie został wybrany przypadkowo. W tym przypadku, zarówno przy maksymalnym prądzie obciążenia (5 A), jak i przy zamkniętym wyjściu „bezpiecznika”, na tranzystorze VT4 rozpraszana jest w przybliżeniu taka sama i bezpieczna moc. Tranzystor GT806A można zastąpić innym z tej samej serii lub mocnym germanowym, na przykład P210 z dowolnym indeksem literowym. Jeśli nie ma tranzystorów germanowych lub konieczna jest praca w podwyższonych temperaturach, można również zastosować tranzystory krzemowe o h21e> 40, na przykład KT818 lub KT8101 z dowolnymi indeksami literowymi, zwiększając wartość rezystora R5 do 10 kOhm. Po takiej wymianie napięcie zmierzone między kolektorem a emiterem tranzystora VT4 nie przekroczyło 0,8 V przy prądzie obciążenia 5 A. Podczas wykonywania „bezpiecznika” tranzystor VT4 należy zainstalować na radiatorze, na przykład aluminiowej płycie o wymiarach 80x50x5 mm. Do tranzystora VT1,5 potrzebny jest również radiator o powierzchni 2...2 cm3. Włącz urządzenie po raz pierwszy bez obciążenia, a przede wszystkim sprawdź napięcie między kolektorem a emiterem tranzystora VT4, które powinno wynosić około 0,5 V. Następnie podłącz drutowy rezystor zmienny o rezystancji 10 ... 20 Ohm i moc 100 W na wyjściu przez amperomierz. Stopniowo zmniejszając jego rezystancję, przełącz urządzenie w tryb ochronny. Za pomocą oscyloskopu upewnij się, że przełączanie trybu następuje bez wydłużonych stanów przejściowych, a parametry generowanych impulsów odpowiadają wskazanym powyżej. Dokładną wartość prądu zadziałania zabezpieczenia można ustawić poprzez wybór rezystorów R4, R6, R8 (pożądane jest, aby ich wartości znamionowe pozostały takie same). Przy przedłużonym obwodzie obciążenia temperatura obudowy tranzystora VT4 nie powinna przekraczać dozwolonej wartości. literatura
Autor: A. Moskwin, Jekaterynburg
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Drony SkyOrbiter zapewnią dostęp do Internetu ▪ Zegarek FiLIP do monitorowania dzieci ▪ Diament mówi o pochodzeniu życia
▪ sekcja witryny dla radioamatora-projektanta. Wybór artykułu ▪ artykuł Kompleks niższości. Popularne wyrażenie ▪ Jak wysoko mogą latać owady? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kompozycja funkcjonalna telewizorów. Informator ▪ artykuł Dwukolorowe wezwanie do mikroukładów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Galaretka żelatynowa jest testowana pod kątem lepkości. Doświadczenie chemiczne
Komentarze do artykułu: Giennadij Wielkie dzięki za artykuł i UWAGA dla osoby !!!
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony