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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Stabilizzatore economico con sistema di protezione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protettori di sovratensione Gli stabilizzatori di tensione con una caratteristica discendente del sistema di protezione hanno la capacità di tornare automaticamente alla modalità di stabilizzazione della tensione dopo che la causa del sovraccarico è stata eliminata; relativamente poca potenza viene dissipata sull'elemento di regolazione nella modalità di chiusura del carico. Tale stabilizzatore di solito contiene una sorgente di tensione di riferimento, un amplificatore differenziale, un sistema di protezione e un elemento di controllo su un transistor composito. Il sistema di protezione comprende un limitatore di corrente di carico e un circuito con diodo zener collegato in parallelo all'elemento di regolazione. Questo circuito costituisce la sezione discendente della caratteristica di carico. Il limitatore di corrente di carico è costruito su un resistore di misurazione della corrente collegato tra la base e l'emettitore del transistor, deviando le giunzioni dell'emettitore dell'elemento di regolazione. Lo svantaggio di questi stabilizzatori è una differenza significativa tra le tensioni di ingresso e di uscita, necessaria per il normale funzionamento del dispositivo. Consiste in una caduta di tensione attraverso la sorgente di corrente nel circuito del collettore dell'amplificatore differenziale e nelle giunzioni dell'emettitore del transistor composto dell'elemento di regolazione ed è di circa 3 V. Un valore così elevato non consente di ottenere un'elevata efficienza del dispositivo , soprattutto a bassa tensione di uscita. Ad esempio, un regolatore a 5 volt realizzato secondo uno schema simile avrà un'efficienza di circa il 60%. La caduta di tensione attraverso lo stabilizzatore può essere ridotta a 1 ... 1,5 V se viene utilizzato un transistor al germanio nella sorgente di corrente nel circuito del collettore dell'amplificatore differenziale e nell'elemento di controllo viene utilizzato un transistor composito con simmetria aggiuntiva. Aumentare ancora di più l'efficienza dello stabilizzatore ne consente la costruzione secondo lo schema "con bassa tensione di perdita". Il transistor di controllo composito deve essere collegato qui secondo il circuito con un emettitore comune rispetto al carico, pertanto l'uscita invertente dell'amplificatore differenziale viene utilizzata per controllare l'elemento di controllo. In questo caso, non è necessaria una sorgente di corrente, poiché la corrente di collettore da questa uscita dell'amplificatore differenziale funge direttamente da corrente di base del transistor composito dell'elemento di regolazione. La differenza minima tra le tensioni di ingresso e di uscita, sufficiente per il normale funzionamento dello stabilizzatore, è pari alla caduta di tensione attraverso il resistore di misurazione della corrente più la tensione di saturazione del transistor di uscita e non supera 1 V. C'è solo un modo per ridurre ulteriormente la perdita di tensione sullo stabilizzatore: riducendo la caduta di tensione attraverso il resistore di misurazione della corrente. Questa possibilità è implementata nello stabilizzatore, il cui schema è mostrato in Fig.1.
Il resistore R2 del dispositivo di protezione è incluso nel circuito della sorgente di corrente, realizzato su un transistor ad effetto di campo VT2. La corrente di uscita massima Imax dello stabilizzatore è determinata dall'espressione Imax ~ (0,6-UR2) / R1, dove UR2 è la caduta di tensione attraverso il resistore R2. Selezionando il resistore R3, la corrente attraverso il resistore R2 è impostata su 1 mA. Pertanto, la massima caduta di tensione attraverso il resistore R1 è di circa 0,2 V. Le principali caratteristiche tecniche dello stabilizzatore:
Coefficiente di temperatura della tensione di uscita, %/° С ~ -0,35 Il tipo di caratteristiche di carico dello stabilizzatore a diversi valori della tensione di ingresso è mostrato in Fig. 2.
I limiti per la modifica della tensione di ingresso possono essere ampliati verso l'alto utilizzando un diodo zener VD2 con una tensione di stabilizzazione più elevata. In questo caso, tuttavia, la caratteristica di carico cambierà leggermente. Lo stabilizzatore ha una certa versatilità. La tensione di uscita può essere modificata selezionando il resistore R6 nell'intervallo da Uo6p + (2 ... 3) V alla tensione massima consentita Uke dei transistor utilizzati (Uobr - tensione di riferimento). Questi 2 ... 3 V sono necessari per il funzionamento della sorgente di corrente raccolta sul transistor VT2. La forma richiesta della caratteristica di carico è ottenuta mediante una selezione di elementi VD2 e R7. La corrente di carico massima viene impostata selezionando il resistore R1. Senza alcuna modifica, lo stabilizzatore può funzionare con una corrente di carico fino a 1 A. Con una corrente ancora più elevata, il transistor di regolazione composito non dovrebbe più essere doppio, ma triplo: sarà necessario aggiungere un transistor ancora più potente. Lo stabilizzatore può anche utilizzare altri transistor al silicio a bassa potenza della struttura appropriata, adatti alla tensione. Il transistor KT814A può anche essere sostituito da un'altra struttura pnn, progettata per la corrispondente dissipazione di potenza. Utilizzare transistor con bassa tensione di saturazione. Lo stabilizzatore descritto può essere raccomandato per l'uso in dispositivi in cui i requisiti per la stabilità della tensione di uscita sono moderati e i fattori principali sono l'elevata efficienza e la presenza di protezione da sovraccarichi e cortocircuiti nel carico con ritorno automatico alla modalità operativa dopo il sovraccarico viene eliminato.
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