Защита стабилизаторов напряжения от перегрева

Источники питания

В. АНДРЕЕВ, г. Тольятти Самарской обл.

Для защиты стабилизатора от перегрева и повреждения во время перегрузки или замыкания в нагрузке иногда бывает недостаточно простого ограничения выходного тока, особенно при относительно высоком выходном напряжении. Использование триггерной защиты тоже не всегда удобно, так как может вызвать проблемы с автозапуском стабилизатора, когда перегрузка будет устранена. К примеру, на регулирующем транзисторе стабилизатора с выходным напряжением 15 В, при токе нагрузки 2 А и входном напряжении 22 В, выделяется мощность 14 Вт в нормальном режиме, а во время замыкания, даже если ограничить ток на уровне 1,5 А, эта мощность равна 33 Вт.

В таких случаях поможет устройство, которое выключает на некоторое время стабилизатор при возникновении аварийной ситуации, а затем периодически производит контрольные включения до момента исчезновения перегрузки. В нормальном режиме устройство не оказывает какого-либо влияния на работу стабилизатора. Эту особенность можно использовать для дополнительной защиты регулирующего транзистора от перегрева в стабилизаторах с ограничением максимального тока (это главное условие), в том числе импульсных.

Устройство дополнительной защиты (см. схему) состоит из генератора прямоугольных импульсов с периодом их следования около 2 с на элементах DD 1.1 и DD1.2. узла контроля выходного напряжения защищаемого стабилизатора на стабилитроне VD3 и транзисторе VT1, электронного переключателя с инвертором (элементы DD1.3. DDI.4) и выходного транзистора VT2. Питается прибор от простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1. подключенного к конденсатору фильтра выпрямителя. Схема защищаемого стабилизатора показана условно, как один из вариантов подключения устройства защиты.

Если кликнуть по картинке- на увеличится

В нормальном режиме работы транзистор VT1 в устройстве защиты открыт и импульсы от генератора не проходят на транзистор VT2, который закрыт и не оказывает влияния на работу стабилизатора. При возникновении перегрузки и уменьшении выходного напряжения до значения, которое зависит от напряжения стабилизации стабилитрона VD3, транзистор VT1 закрывается и импульсы генератора поступают на базу транзистора VT2. Скважность импульсов выбрана такой, что транзистор VT2 большую часть времени (1.5 с) находится в открытом состоянии, шунтируя цепь базы регулирующего транзистора стабилизатора. Затем транзистор VT2 закрывается примерно на 0,5 с. стабилизатор включается и, если в течение этого времени напряжение на выходе не достигнет номинального значения, вновь отключается на 1,5 с. Таким образом, мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором стабилизатора в аварийном режиме, уменьшается почти в четыре раза.

Если при очередном включении напряжение на выходе стабилизатора достигнет номинального значения (замыкание или перегрузка отсутствует), открывается транзистор VT1, транзистор VT2 закрывается и перестает влиять на работу стабилизатора.

Цепь R5C2 предназначена для замедления срабатывания устройства при первоначальном включении питания. Временные соотношения можно изменить подбором резисторов и конденсаторов, только необходимо учитывать время нарастания напряжения на выходе стабилизатора. Стабилитрон VD3 следует выбирать (по напряжению стабилизации) в зависимости от выходного напряжения стабилизатора.

Этот прибор с небольшими изменениями можно использовать для стабилизаторов напряжения отрицательной полярности или импульсных. В частности, был испытан импульсный блок питания с параметрами: напряжение — 5 В, номинальный ток нагрузки — 7 А. ток замыкания — 10 А. Транзистор VT2 устройства дополнительной защиты шунтировал ток управления предоконечных каскадов регулирующего транзистора при перегрузке.