5 - Rutar

Pomocné obvodyRutar Jaromír, Pomocné obvody zdrojů 1Proudová pojistkaslouží k omezení výstupního proudu. Předchází se tak možnému poškození stabilizátoru nebo napájenéhozařízení. Nejčastěji se používá stabilizátor výstupního proudu. Nejjednodušší zapojení s jedním tranzistorem jedostatečně spolehlivé.Zapojení snímá výstupní proud na snímacím rezistoru (kombinace R41, R42). Při vzrůstajícím proudu totonapětí roste. Při určité velikosti tohoto úbytku začne docházet k odevření tranzistoru Q41, který odvede částproudu tekoucího do báze Q31 přes rezistor R21. Proto se tranzistor Q31 uzavírá, výstupní napětí stabilizátoruse sníží a proud se ustálí na hodnotě, určené snímacím rezistorem (R41, R42) a prahovým napětím báze-emitortranzistoru Q41. Hodnota výstupního proudu nemůže poklesnout pod určitou minimální hodnotu, jejíž hodnotaje určena velikostí rezistoru R21.Kromě pojistky s tranzistorem, která stabilizuje výstupní proud, známe zapojení s tyristorem, kde připřekročení nadproudu dojde k vypnutí stabilizátoru, výstupní napětí se sníží na malou hodnotu.Přepěťová ochranaSchéma zapojení ve formátu Prolite - IsisSimulace zapojení pro MicroCap 7.0Touto ochranou jsou vybaveny zdroje, které napájí citlivá zařízení, citlivá na zvýšení napájecího napětí. Navýstup stabilizátoru se připojí tyristor (U51), spínaný z odporového děliče (R51, R52) přes stabilizační diodu(D51). Pokud dojde ke zvýšení napětí, tyristor odevře a zkratuje výstup stabilizátoru. Tím dojde ke sníženívýstupního napětí na velmi malou hodnotu. Po vypnutí zdroje (přerušení výstupního proudu) tyristor vypne apojistka je připravena k novému použití.Zadání1. Navrhněte a vypočtěte hodnotu paralelní kombinace odporů R41 a R42 (součástky z řady E12) provýstupní proud 0,6A.2. Osaďte pojistku (R41, R42, Q41) a změřte výstupní zatěžovací charakteristiku stabilizátoru. Zcharakteristiky odečtěte bod vybavení pojistky.3. Stabilizátor doplňte přepěťovou ochranou (U51, R51, R52, D51). Navrhněte a dopočítejte hodnotysoučástek podle výstupního napětí.4. Překontrolujte činnost přepěťové ochrany (na zapojeném stabilizátoru odpojte stabilizační diodu U21).Změřte výstupní napětí stabilizátoru a vstupní napájecí proud při vybavení ochrany.InstruktážStabilizátory zapojené čistě z tranzistorů se dnes už vpodstatě nepoužívají. Setkáme se s nimi ve staršíchzařízeních a tam, kde je nutná stabilizace se zvláštnímiparametry, buď velkého napětí, nebo proudu. Většinaintegrovaných stabilizátorů má podobnou vnitřnístrukturu jako následující stabilizátor.Řízení výstupního napětí obstarává T1. Proud do jehobáze je řízen z rozdílového zesilovače T2, kde sesrovnává referenční napětí D1 s napětím báze T1.Tranzistor T3 společně s odporem R2 snímá výstupníproud a umožňuje regulovat výstupní napětí. Pro snazšípochopení si stabilizátor rozdělíme na dva obvody podlejednotlivých funkcí – stabilizace napětí a omezenívýstupního proudu. Oba řídící procesy se sčítají na báziT1, a podle vybavení proudového řízení pracujestabilizátor buď v režimu napěťové, nebo proudovéstabilizace.Rutar Jaromír, Pomocné obvody zdrojů 1

2 Rutar Jaromír, Pomocné obvody zdrojůNapěťová stabilizacePo připojení vstupního napětí (U1) se T1 otevírá proudem do bázepřes R1 (I2). Protože se otevřel, na výstupu stabilizátoru se objevínapětí (U2). Toto napětí se dostane na bázi T3 přes dělič složený zodporů R3, R4, a R5. Tím se musí tranzistor T3 otevřít, a začne jímprotékat proud (I3). Pak se pochopitelně musí snížit proud do bázeT1 a T1 se uzavírá. Pokud se T1 uzavírá, snižuje se výstupní napětíU2 a sním i napětí báze T3. Když se sníží napětí báze T3, pak se T3uzavírá a klesá jím proud. S poklesem I3 musí vzrůstat proud dobáze T1 a ten se zase pootevírá. Tak se zvyšuje U2. Celý děj seustálí na určité velikosti výstupního napětí, stabilizátor regulujevýstupní napětí. Protože v emitorovém obvodu T3 je připojena D1,musí být na emitoru T3 napětí rovné stabilizačnímu napětí diodyD1. Proto, aby byl tranzistor otevřen, musí být napětí báze T3 vyššío úbytek Ube (0,8V). Výstupní napětí je pak určeno děličem R3,R4, R5 a napětím na diodě D1. Pokud nejsou obvody stabilizátorudobře navrženy, nebo se použijí součástky s vyšším zesílením,může se stát, že se celý obvod rozkmitá. Na výstupu pak můžemenaměřit vysokofrekvenční kmity, které působí rušivě na napájenázařízení. Proto se stabilizátor doplňuje kondenzátory, jejichž úkolem je vf zákmity potlačit.Proudová stabilizacePo připojení vstupního napětí a výstupnízátěže začne T1 protékat proud.Protékající proud vytváří úbytek napětí naR2. Při malých proudech je úbytek malý anemůže otevřít tranzistor T3. Ale kdyžproud stoupne, T3 se začne otevírat aodvádět část proudu do báze T1. Tím seT1 přivírá a výstupní proud poklesne.Nakonec se proud ustálí na určité hodnotědané hodnotou velikosti R2. Celé zapojenípracuje jako stabilizátor proudu.2 Rutar Jaromír, Pomocné obvody zdrojů