Пример 3. Расчет компенсационного стабилизатора напряжения на оу с ограничением выходного тока и защитой от короткого замыкания

Рассматриваемый компенсационный стабилизатор напряжения непрерывного действия снижает максимальное значение мощности, рассеиваемое регулирующим транзистором в режиме короткого замыкания. Принципиальная электрическая схема стабилизатора приведена на рис. 5.

Режим ограничение тока

Резистор R₁ является датчиком тока. При перегрузке по току на R₁ возникает напряжение, которое через резистор R₂ подается на базо-эмиттерный переход транзистора VT3, которыйприоткрывается. В результате появляются базовый и коллекторный токи VT3, которые уменьшают базовый ток транзистора VT2, соответственно уменьшаются коллекторные токи транзисторов VT2 иVT1, что приводит к ограничению выходного тока стабилизатора напряжения.

Защита от короткого замыкания

Для защиты используется 2 резистора – R₂ и R₃ и при нормальном режиме работы

напряжение на эмиттере транзистора VT1 равно выходному. При коротком замыкании выходное напряжение равно нулю, соответственно напряжение на эмиттере транзистора VT1

тоже равно нулю и все входное напряжение приложено к резисторам R₂ и R₃. Напряжение на

R₂ возрастает и к нему прибавляется падение напряжения на R₁, что приводит к открытию

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения

на ОУ с изменяющимся уровнем ограничения тока

и с защитой от короткого замыкания

транзистора VT3. Резисторы R₂ и R₃ рассчитаны таким образом, чтобы коллекторный ток VT3 в режиме короткого замыкания составлял примерно 80% от базового тока VT2. Соответственно, базовый ток VT2 снижается примерно в 5 раз, что приводит к снижению коллекторного тока VT1 тоже в 5 раз. Тем самым транзистор VT1 защищается от перегрузки при коротком замыкании.

Стабилизация выходного напряжения

Если в нормальном режиме работы по каким-то причинам выходное напряжение стабилизатора изменяется, то изменяется и напряжение, создаваемое делителем R₆, R₇, R₈ в точке А. Операционный усилитель DA1 усиливает разницу между опорным напряжением () и напряжением в точкеA (), которое можно посчитать по формуле

Если напряжение на выходе стабилизатора уменьшилось, то разница будетположительной иувеличивается, что приводит к уменьшению тока, проходящего через стабилитронVD3, который является частью тока, проходящего через R₄.Другая часть уходит на базу транзистораVT2и на выход операционного усилителяDA1. Соответственно, если уменьшается, то увеличиваются токи,и,и, соответственно, увеличивается. При увеличениисхема стабилизации работает по аналогичной цепочке (уменьшая отклонение.

Стабилитрон VD3 включается для того, чтобы операционный усилитель DA1 работал в активном режиме, при котором должно составлять примерно половину напряжения питания операционного усилителя(+U). Выходное напряжение самого стабилизатора () может быть значительно выше. На базе транзистораVT2 напряжение выше, чем на 2. Соответственно, разница междуи напряжением на базеVT2 составляет определенную величину, которая компенсируется с помощью стабилитрона VD3

Стабилитрон VD1 служит источником опорного напряжения (, аVD2 и R₉ образуют напряжение питания операционного усилителя(+U), если больше напряжения питания операционного усилителяDA1.