Схема регулируемого стабилизатора напряжения с защитой по току (К140УД9, КТ817)
Многие устройства правильно работают только при строго постоянном напряжении питания, получают его от специальных устройств, именуемых стабилизаторами напряжения. Конструкции таких стабилизаторов очень разнообразны. Основаны они на электронных приборах, называемых стабилитронами.
В простейшем случае, когда требуется очень малый ток, нагрузку можно попросту присоединить параллельно такому прибору. Однако для токов в сотни миллиампер требуется источник питания, основанный на принципе слежения.
Принципиальная схема
Вот как он работает. Взгляните на схему. Нагрузка стабилизатора присоединяется к усилителю мощности на транзисторах VT1-VT2. Напряжение на ней зависит от величины напряжения поданного на вход усилителя мощности (R3).
Параллельно нагрузке установлен делитель напряжения на резисторах R6-R8. Вращая движок переменного резистора R7, можно сделать так, что при заданном напряжении на нагрузке напряжение делители окажется равно напряжению опорного источника.
Он собран на стабилитроне VD2. Последнее - подано на прямой вход операционного усилителя (ОУ), а напряжение делителя - на инвертирующий.
Выход ОУ соединен со входом усилителя мощности. Если, например, напряжение на нагрузке (а значит, и на делителе, и на инвертирующем входе) возрастет, операционный усилитель подаст сигнал на вход усилителя мощности, и оно начнет уменьшаться, пока не достигнет нормы.
При уменьшении напряжения все процессы пойдут в обратном направлении.
Рис. 1. Принципиальная схема регулируемого стабилизатора напряжения с защитой по току.
Отметим, что здесь неважно, какими причинами (колебаниями напряжения в сети, сопротивления самой нагрузки, температурной нестабильностью элементов стабилизатора) это вызвано.
Коэффициент усиления ОУ выбирается в пределах 1000 - 1 000 000, при этом напряжение отслеживается с точностью от одной тысячной до миллионной. Еще недавно такие усилители считались уникальными.
Стабилизатор снабжен схемой защиты от перегрузок по току на оптопаре YV1. Величина тока срабатывания защиты зависит от сопротивления шунтирующего резистора (на схеме условно не показан), подключаемого к токам А и Б.
При увеличении выходного тока стабилизатора увеличивается ток, проходящий через шунтирующий резистор и светодиод оптопары. При определенной величине этого тока, обусловленной сопротивлением шунтирующего резистора, излучение светодиода оптрона включает фототиристор.
При этом Напряжение на базе составного транзистора скачком уменьшается до 1 В, и он закрывается, обусловливая на выходе стабилизатора остаточное напряжение порядка 1 В.
После устранения причин, вызвавших перегрузку стабилизатора, нажимается кнопка SB1. Фототиристор выключается, и после отпускания кнопки стабилизатор возвращается в рабочий режим.
Детали
Заменить указанную оптопару можно самодельным устройством из ЮТ-09-1990:
Рис. 2. Схема замены оптопары с фототиристором АОУ103.
Сопротивление шунтирующего резистора должно быть таким, чтобы при , максимальном токе нагрузки напряжение на нем было порядка 2 В. Например, для тока 1А его сопротивление приблизительно равно 0,5 Ом.
Чтобы улучшить электрические характеристики стабилизатора, ОУ и источник опорного напряжения питаются от параметрического стабилизатора на стабилитроне YD1.
В стабилизаторе можно использовать ОУ любого типа. Стабилизатор может быть подключен к любому источнику питания с выходным напряжением не более 30 В.
Б. Евгеньев. ЮТ-08-1991.