Регулирование выходного напряжения
Все ИСН делятся на две группы: регулируемые и нерегулируемые стабилизаторы напряжения. Регулируемы ИСН могут иметь специальный дополнительный вывод, предназначенный для задания (изменения) выходного напряжения. К этому выводу подключается делитель выходного напряжения. Регулируемыми могут быть и трехвыводные стабилизаторы с малым значением напряжения стабилизации. Регулировка напряжения в этом случае может быть осуществлена подключением общего вывода ИСН к делителю выходного напряжения, рис.2.117.
Рис.2.117. Изменение выходного напряжения трехвыводного ИСН
Между общим и выходным электродами ИСН устанавливается напряжение равное напряжению стабилизации самого ИСН. Это напряжение U2. На нижнем плече делителя выходного напряжения R1 падает напряжение U1. Результирующее выходное напряжение Uвых = U1 + U2. Соотношение напряжений U1 и U2 определяется соотношением сопротивлений соответствующих плеч делителя выходного напряжения. Таким образом можно изменять выходное напряжение схемы от напряжения стабилизации ИСН и выше. Если напряжение стабилизации ИСН малое (порядка 1,2 … 2,0В), можно обеспечить достаточно широкий диапазон регулирования Uвых. Плавная регулировка выходного напряжения может быть достигнута заменой одного из резисторов делителя переменным сопротивлением. Обычно переменное сопротивление включается в нижнее по схеме плечо делителя.
Повышение нагрузочной способности исн
Допустимая рассеваемая мощность для большинства ИСН не превышает 9 … 15Вт. Поэтому максимальный выходной ток таких стабилизаторов обычно не превышает 1 … 2А. Для увеличения выходного тока можно использовать транзистор. Мощные транзисторы имеют максимальный ток коллектора на уровне 15А и способны рассеивать мощность до 100 и более Вт. На рис.2.118 показано типовое включение биполярного транзистора для повышения нагрузочной способности ИСН.
Рис.2.118. Повышение нагрузочной способности ИСН с помощью транзистора.
ИСН обеспечивает постоянное напряжение на выходе схемы. При малых токах нагрузки транзистор VT1 закрыт, и весь ток нагрузки проходит через стабилизатор интегральный напряжения. При увеличении тока нагрузки падение напряжения на резисторе становится достаточным для открытия транзистора VT1. Транзистор открывается, и через его переход коллектор – эмиттер протекает другая часть тока нагрузки.
Следует отметить, что существуют и ИСН с большим выходным током (порядка 10А). Однако число типономиналов таких ИСН ограничено, стоимость их высока. Кроме этого ограничение рассеиваемой мощности ИСН требует уменьшения падения напряжения на стабилизаторе при большой величине выходного тока, что не всегда допустимо.
Защита стабилизаторов напряжения
Практически все ИСН имеют встроенные цепи защиты от повреждения. В ИСН встраиваются следующие виды защиты:
- от перегрузки по выходному току (от короткого замыкания на выходе;
- коррекция области безопасной работы регулирующего транзистора;
- от перегрева.
Благодаря защите от перегрузки по выходному току, ИСН не повреждаются даже при коротких замыканиях выхода. Для данного типономинала ИСН указывается максимальная величина выходного тока, которая, однако, имеет некоторый разброс в пределах одного типономинала.
Коррекция области безопасной работы регулирующего транзистора проявляется в следующем. При увеличении падения напряжения на ИСН уменьшается его выходной ток. Поэтому уменьшение выходного тока ИСН в схеме может происходить не вследствие дефекта самого ИСН, а по другим причинам. В таком случае следует измерить величину падения напряжения на стабилизаторе.
Благодаря защите от перегрева ИСН не повреждается даже при работе без теплоотвода. Как только температура кристалла ИСН достигнет предельно допустимого значения, ИСН «отключается» (выходной ток становится равным нулю). Поэтому при работе ИСН без теплоотвода (радиатора) невозможно получить максимальное значение выходного тока. Следовательно «отключение» стабилизатора в процессе работы может свидетельствовать о его перегреве. В этом случае проблема может быть решена улучшением отвода тепла от микросхемы.
Зачастую все три вида защиты присутствуют в одном ИСН.
Несмотря на защиту от перегрузки по выходному току, стабилизаторы напряжения, построенные на ИСН, могут выходить из строя при коротком замыкании выхода. Рассмотрим схему, рис.2.118. Очевидно, что внешний проходной транзистор не имеет защиты от перегрузки по току. Данный недостаток устранен в схеме, рис.2.119.
Рис.2.119. Защита внешнего проходного транзистора стабилизатора от перегрузки по выходному току
Работает схема защиты следующим образом. При выходных токах, не превышающих предельно заданного значения, падение напряжения на резисторе R1 недостаточно для открывания транзистора VT1. Работа схемы (рис.2.119) аналогична работе схемы (рис.2.118). При превышении выходным током заданного уровня падение напряжения на резисторе R1 увеличивается, транзистор VT1 открывается и шунтирует небольшим сопротивлением своего перехода коллектор-эмиттер эмиттерный переход внешнего проходного транзистора VT2. Транзистор VT2 закрывается, и выходной ток ограничивается.