具有短路和过流保护的稳压器，14-20/12 伏特 0,5 安培。方案、说明

具有短路和过流保护功能的稳压器，14-20/12 伏 0,5 安培。无线电电子电气工程百科全书

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作者从我们杂志上的出版物中分析了无线电爱好者所熟悉的稳压器的最典型的特点和缺点，提出了实用的建议，有时是非常规的，以改进其主要参数。作为一个例子，他谈到了他开发的稳定器，旨在为全天候运行的设备提供强大的电源。文章介绍了大功率晶体管散热器的制造技术。

业余无线电爱好者使用微电路稳定器来稳定整流电压的网络电源并不总是能让其创造者满意。造成这种情况的原因是这些设计的固有缺点。

传统的晶体管稳压器通常具有不可靠的过载保护。当连接容性负载时，无惯性保护系统即使在短期过载的情况下也会错误地运行。惯性保护装置没有时间在强电流脉冲下工作，例如在短路期间，导致晶体管击穿[1]。具有输出限流器的器件是无惯性的，它们没有触发效应，但在发生短路时，控制晶体管上会消耗大量功率，这需要使用适当的散热器[2]。

在这种情况下，唯一的出路是同时使用限制输出电流和控制晶体管过载惯性保护的装置，这将为其提供两到三倍的功率和散热器尺寸。但这会导致元件数量和结构尺寸的增加，并使设备在业余条件下的可重复性变得复杂。

稳定器的示意图如图 1 所示，其中元件数量最少。 XNUMX.

具有短路和过流保护的稳压器，14-20/12 伏特 0,5 安培

示例性电压源是热稳定齐纳二极管VD1。为了排除稳压器输入电压对齐纳二极管模式的影响，其电流由建立在场效应晶体管VT1上的稳定电流发生器(GST)设定。热稳定和齐纳二极管电流的稳定增加了输出电压的稳定系数。

示例性电压提供给 K2.2NT2.3 微组件的晶体管 VT125 和 VT1 以及电阻器 R7 上的差分放大器的左侧（根据电路）输入，并与从输出分压器获取的反馈电压进行比较R8R9。差分放大器输入端的电压差会改变其晶体管集电极电流的平衡。

调节晶体管VT4受晶体管VT2.2集电极电流控制，具有较大的基极电流传输系数。这增加了反馈深度并提高了器件的稳定系数，并且还减少了差分放大器晶体管消耗的功率。

让我们更详细地考虑设备的操作。

假设在稳态下，随着负载电流的增加，输出电压会略有下降，这也会引起晶体管VT3.2发射结电压的下降。在这种情况下，集电极电流也会减小。这将增加晶体管VT2.2的电流，因为差分放大器的晶体管的输出电流之和等于流过电阻器R7的电流，并且实际上不依赖于其晶体管的工作模式。

反过来，晶体管 VT2.2 的电流不断增大，导致调节晶体管 VT4 的集电极电流增大，与其基极电流传输系数成正比，从而将输出电压提高到原始水平，并使其无论在何种情况下都保持不变。负载流出。

为了对器件恢复到初始状态进行短期保护，在晶体管VT3和电阻R1、R2上引入调节晶体管的集电极限流器。

电阻器R1执行流过调节晶体管VT4的电流传感器的功能。如果该晶体管的电流超过最大值（约0,5A），则电阻R1两端的压降将达到0,6V，即晶体管VT3开启的阈值电压。打开时，它会旁路调节晶体管的发射结，从而将其电流限制在 0,5 A 左右。

这样，当负载电流短时间超过最大值时，晶体管VT3和VT4工作在HTS模式，导致输出电压下降，但不会触发过流保护。一段时间后，与 R5C1 电路的时间常数成正比，这会导致晶体管 VT2.1 打开，并进一步打开晶体管 VT3，从而关闭晶体管 VT4。晶体管的这种状态是稳定的，因此，在消除短路或将负载断电后，需要将设备与网络断开，并在电容器C1放电后重新打开。

该器件的短路电流为零，这意味着它排除了保护触发时控制晶体管过热的情况。电阻器 R3 对于晶体管 VT4 在低电流和高温下的可靠运行是必需的。电容器 C2 分流稳定器的输出，可防止器件自激，而自激可能是由电压深度 OOS 引起的。

晶体管VT6集电极电路中的电阻R2.1限制保护开启时瞬变期间的电流，HL1 LED充当过载指示灯。

稳定器主要参数

输入电压，V......14...20
输出电压，V......12
负载电流，A......0...0.5
负载电流从 0 到 0,5 A 时输出电压的变化，V......<0,1
静态电流，mA......15
短路电流，mA......<0,1

稳定器对于印刷电路板的布局及其上部件的放置并不重要。因此，它的安装主要取决于设计者本人的经验和预先选定的部件的尺寸。

应选择场效应晶体管 VT1，以便根据图 2 中的电路测量稳定电流。 2, a 或 5, b 在 15 ... 3 mA 范围内。晶体管VT20基极的静态电流传输系数必须至少为4，晶体管VT400至少为4。在调节晶体管VT1上，其允许的集电极电流必须至少为5A，释放大量功率，所以应安装在功率为XNUMX Tue左右的散热器上

具有短路和过流保护的稳压器，14-20/12 伏特 0,5 安培

电阻器和电容器 - 图中所示额定值的任何类型。

开始测试调整稳压器，暂时去掉电阻R5，使保护系统不工作，通过选择电阻R8，将输出电压设置为12V。之后，电阻R5导通，电流保护装置的跳闸电流所需值是通过选择电阻R1来实现的。

可以对推荐的稳定剂进行哪些更改或添加？

如果业余无线电爱好者没有合适的场效应晶体管，则可以将直流发生器组装在双极晶体管 KT3108A（图 3，a）或基极电流传输系数至少为 361 的 KT20 系列类似产品上。 VD3和VD4可以是任何硅。

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热稳定齐纳二极管 D818V (VD1) 可以替换为任何其他类似的稳定电压从 3 到 12 V 的齐纳二极管。但最理想的是双阳极齐纳二极管，例如 KS162A，具有低稳定电压温度系数。在极端情况下，它将被串联的传统齐纳二极管链和任何硅二极管所取代，如图 3 所示。 XNUMXb.

根据复合晶体管电路，调节晶体管KT825A（VT4）可以通过导通替换为两个，如图4所示。 4a或4b。晶体管 VT20' 的电流增益必须至少为 1，最大集电极电流至少为 5A，散热器的最大功耗至少为 4W。晶体管VT20”——电流增益至少为30、最大集电极电流至少为150mA、最大耗散功率至少为361mW的任何p-n-p结构，例如KT203、KT208、KT209、KT501、KT502、 KTXNUMX系列。

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为了降低晶体管 VT4 的饱和电压，从而降低功耗，建议根据图 4 c 的方案制作复合晶体管。在这种情况下，功耗为晶体管 VT4" 将增加至 0,6 W。适用的KT814、KT816、GT402系列或其他具有类似参数的晶体管。

工作在差分级的 K2.2NT2.3 微组件的晶体管 VT125 和 VT1 可以替换为两个 p-pn 晶体管的组件，电流增益至少为 20，最大集电极-发射极电压至少为 20 V，集电极电流至少为15mA，例如KR198系列。在这种情况下，重要的是要记住：差分级的两个晶体管必须具有相同的电流-电压特性，以确保从分压器 R8R9 获取的电压等于示例电压，从而保证输出的独立性稳定器的电压来自负载电流。如果不需要这样的等式，则这些微装配元件可以由具有类似参数的任何低功率 p-pn 晶体管代替。在这种情况下，如果微组件仅由两个元件组成，则 VT2.1 晶体管的功能可以由类似的低功率 n-p-n 晶体管来执行。

所描述的具有固定输出电压的稳定器可以很容易地转换成具有±6V至±12V可调输出电压的双极稳定器。这种装置的图如图5所示。 XNUMX.

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通过用 KS162A 替换 KS1A (VD147) 齐纳二极管并将电阻器 R9 的电阻减小至 330 欧姆，可以扩大稳定电压限制。也可以根据图 8 的方案安装差分放大器和分压器 R9R6。 XNUMX.

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然后，稳定器的输出电压可以从0变为±12V。但是，包括元件VT2.1、R5、C1、HL1（图1）在内的保护系统在这种情况下将失去其意义，并且稳定器将变得相当传统。

晶体管VT1、VT2和VT4，电阻和电容的值与根据图1电路的稳定器中的相同。图4中的晶体管VT4(或根据图4的图表的晶体管VT4'、VTXNUMX")的耗散功率将与其两端的电压降成比例地增加。

KT825或KT827系列大功率晶体管的散热器（充当稳压器）可以自制。图 7 显示了其中一个散热器的可能设计。 7a. 它的毛坯（图 2，b）是用金属剪刀剪下来的，或者用曲线锯从 90 毫米厚的铝板上剪下来的。然后用钳子将工件相对两侧的窄瓣各自绕其自身轴线旋转XNUMX°，并将宽瓣向上弯曲（沿虚线）。

具有短路和过流保护的稳压器，14-20/12 伏特 0,5 安培

文学

Mansurov M. 带触发保护的实验室电源。 - 广播，1990 年，第 4 期，第 66 页70-XNUMX。
Nechaev I. 联合实验室区。 - 电台，1991 年，第 6 期，第 61 页。 63-XNUMX。

作者：V.Kozlov, Murom, Vladimir Region

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