Схемы защиты стабилизаторов

Транзисторные стабилизаторы напряжения и тока и их нагруз­ка чувствительны к различным перегрузкам. В первую очередь это характерно для стабилизаторов напряжения с последователь­ным регулирующим элементом, у которых при коротком замыка­нии в цепи нагрузки или на выходе увеличиваются мощность, ток РЭ и напряжение, а при пробое РЭ или при неисправностях цепи управления все напряжение источника питания приложено к на­грузке.

В современных стабилизаторах схемы защиты от перегрузки (короткого замыкания) на предохранителях и реле из-за их низ­кого быстродействия используются редко.

Широко применяются транзисторные схемы защиты от пере­грузки. В компенсационном стабилизаторе, представленном на рис. 136, схему защиты образуют транзистор VT2 и резисторы R2, R3, R4. Ток нагрузки I_R4 в схеме протекает через измерительный резистор R4

Рис. 136. Схема последовательного КС напряжения с транзисторной

защитой от перегрузок

и создает на нем падение напряжения, обеспе­чивающее прямое смещение эмиттерного перехода транзистора VT2. Когда ток нагрузки находится в пределах нормы, падение напряжения на резисторе R4 мало и транзистор VT2 закрыт. Пусть по какой-либо причине ток нагрузки I_Н увеличился (например, уменьшилось сопротивление R_Н), следовательно, увеличится па­дение напряжения на резисторе R4, и транзистор VT2 откроется. Начав проводить ток, этот транзистор создает на резисторе R1 падение напряжения, «плюс» которого приложен к базе транзи­стора VT1, и вызывает уменьшение тока I₆₁, значит, транзистор VT1 закрывается, а ток нагрузки уменьшается. При дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки схема защиты работает в режиме стабилизации тока нагрузки, т.е. с незначительным изме­нением I_н, поэтому уменьшается напряжение нагрузки, а следо­вательно, уменьшается падение напряжения на резисторе R2, тран­зистор VT2 больше приоткрывается, а транзистор VT1 больше подзапирается.

Рассмотрим работу стабилизатора напряжения, приведенного на рис. 137, схема защиты которого включает в себя транзистор VT2 и резисторы R2, RЗ, R4. Так же, как и в схеме на рис. 136, в данную схему введен резистор R4 — датчик тока перегрузки, на котором падает напряжение, пропорциональное току нагрузки. На эмиттерный переход транзистора VT2 подается разность на­пряжений на резисторах R4 и R2 таким образом, чтобы для него U_R4 являлось отпирающим смещением, a U_R2 — запирающим. Кол­лектор транзистора VT2 соединен с базой регулирующего транзи­стора VT1. При этом участок коллектор — эмиттер транзистора VT2 шунтирует базовую цепь транзистора VT1 через резистор R4.

В нормальном режиме транзистор VT2. заперт и не влияет на работу стабилизатора. При перегрузке ток срабатывания сначала

Рис. 137. Схема стабилизатора напряжения с защитой от перегрузок

ограничивается заданным уровнем, а затем по мере уменьшения сопротивления нагрузки начинает уменьшаться выходное напря­жение, вызывая уменьшение запирающего смещения на базе тран­зистора VT2. При этом ток перегрузки также начинает умень­шаться и при коротком замыкании становится меньше тока сра­батывания схемы зашиты.

В обеих рассмотренных схемах защиты при большой выходной мощности ток и мощность короткого замыкания достигают зна­чительных значений, что ограничивает применение этих схем в мощных стабилизаторах.

После устранения короткого замыкания и перегрузки данные схемы автоматически возвращаются в нормальный режим стаби­лизации, и поэтому называются схемами с самовозвратом.