2.3. Регулирование выходного напряжения.

ИСН обладает широким диапазоном регулирования выходного напряжения, которое осуществляется резистором R6.

Принимая во внимание высокий коэффициент усиления усилителя, можно записать:

При перемещении движка потенциометра вверх выходное напряжение уменьшается, при перемещении вниз - увеличивается. Это нетрудно доказать, рассматривая физические процессы в схеме: при перемещении движка задающего потенциометра R6 вверх напряжение на базе транзистора VT5 увеличивается, а это, в свою очередь, вызывает уменьшение напряжения на коллекторе и, соответственно, на базе составного регулирующего транзистора VT6, VT8. Транзисторы закрываются, и напряжение на выходе схемы уменьшается.

Таким же образом можно объяснить и возрастание выходного напряжения при перемещении движка потенциометра вниз. Резистор R9 в этом случае определяет максимальное выходное напряжение схемы ИСН, т.е. ограничивает диапазон регулирования выходного напряжения.

2.4. Схема защиты от перегрузок по току

Рассмотрим схему защиты ИСН от перегрузок.

При номинальном токе нагрузки I_нн транзистор VT9 должен быть заперт и практически не оказывать никакого влияния на работу ИСН.

Условие запирания транзистора VT9 можно записать следующим образом:

откуда следует:

I_нн R5 + U_бэ8  γ_R7( U_вых + I_ннR5 + U_бэ8) - I _{к09 max}( R7 || R8 ),

- коэффициент передачи резистивного делителя , обеспечивающего надежное запирание транзистора VT9;

I _{k09 max} - максимальное значение теплового тока транзистора VT9, которое в расчетах можно принять равным 10 мкА;

U_бэ8 - падение напряжения на переходе база-эмиттер открытого транзистора, которое в расчетах можно принять равным 0,5 В.

Таким образом, правильный выбор резисторов R7 и R8 обеспечивает устойчивую работу ИСН при номинальном токе нагрузки. Расчет показывает, что для данной схемы ИСН выполняется условие: R7 << R8, поэтому R7+ R8 R8.

Резистор R8 выбирают из условия, чтобы он ( в сумме с резистором R7 ) несущественно уменьшал входное сопротивление составного регулирующего элемента. Это условие можно записать следующим образом:

где В₈ - статический коэффициент передачи тока VT8 ( В₈ = 50...100);

R_н | _{Pн = Рнмах} - сопротивление нагрузки при максимально-допустимой мощности ИСН.

Рассмотрим процесс срабатывания устройства защиты от перегрузок.

Как только ток нагрузки превысит пороговое значение I_нп, за счет роста напряжения на резисторе R5 транзистор VT9 начнет открываться. Напряжение на базе составного регулирующего транзистора VT6, VT8 при этом уменьшается, и он закрывается, что приводит к уменьшению тока нагрузки. Условие отпирания VT9 можно записать следующим образом:

где U _бэ0 = 0.5 В - пороговое напряжение отпирания транзистора VT9;

I_нпR5 (1 - γ_R7)  U _бэ0 - U _бэ8(1-γ _R7) + U_вых γ_R7.

В конечном итоге, при коротком замыкании на выходе стабилизатора, через регулирующий транзистор будет протекать ток короткого замыкания I_кз, причем :

I_кз < I _нп.

После ликвидации короткого замыкания выходное напряжение стабилизатора благодаря остаточному току I _кз начинает увеличиваться, из-за чего напряжение U_бэ9 уменьшается и он начинает закрываться, а транзисторы VT6 , VT8 начинают открываться. Так осуществляется возврат ИСН в рабочее состояние после ликвидации перегрузки.

Итак, основную роль в работе схемы защиты играет резистор R5, расчет величины сопротивления которого можно провести по формуле:

Надежное срабатывание схемы защиты и возврат ИСН в рабочее состояние происходит при условии:

I_нп = (2...2,5 )I_нн.

При этом должно выполняться неравенство:

I_нп  I _{н mах}.