Защита стабилизатора по току

В случае уменьшения сопротивления нагрузки увеличивается ток вплоть до короткого замыкания. В этом случае силовой транзистор VT1 может сгореть. В таких ситуациях необходима защита стабилизатора по току.

IH

IК3

+ –

IБ1

IH

VD2

RH

VT1

VD1

RТ

VT3

Рис. 22 - Схема защиты стабили-затора по току

Включим в токовую цепь нагрузки специальное сопротивление R_T, выполняющего роль преобразователя тока в напряжение. При протекании по сопротивлению тока выделяется напряжение с полярностью, указанной на рисунке 22. Это напряжение воздействует на вход транзистора VT3. При заданном токе транзистор открывается и берет на себя часть тока базы транзистора VT1. Последний закрывается и ограничивает ток коллектора. При максимальном токе нагрузки транзистор VT3 закрыт и не оказывает влияния на работу стабилизатора.

1. Выбор токового резистора.

Примем, что защита должна включиться, если ток превышает двойной максимальный ток нагрузки. Примем транзистор VT3 германиевый n-p-n типа. Напряжение открывания у такого транзистора составляет 0, 3 В. (2 I_Нmax = 0, 12 A). Вычисляем величину сопротивления R_T.

R_T = 0, 3 В/0, 12 А = 2, 5 Ом. Выбираем меньшее номинальное значение

2, 4 Ом. Вычисляется мощность рассеяния на резисторе и его тип.

2. Транзистор VT3 можно выбрать любой германиевый n-p-n типа.

 

UСТ

3.9 Защита нагрузки от перенапряжения

В случае пробоя транзистора VT1 (рисунок 19) на нагрузку попадает полное напряжение питания, что может вывести ее из строя. Необходима схема защиты нагрузки от возможного перенапряжения. В таких случаях используются быстродействующие электронные схемы защиты рисунок 23. На этой схеме показаны элементы индикации состояния стабилизатора, индикация будет рассмотрена далее.

Схема защиты состоит из тиристора VS5, стабилитрона VD4 и резистора. (Схема защиты по току на схеме не показана). В исходном состоянии тиристор VS5 закрыт, его управляющий вход подключен к катоду через сопротивление R2. Стабилитрон VD4 также закрыт его напряжение включения на 10% больше напряжения нагрузки. Как только напряжение на нагрузке увеличивается по каким-либо причинам, стабилитрон VD4 открывается, на управляющий электрод тиристора подается напряжение, тиристор открывается и закорачивает входную цепь стабилизатора. После этого сгорает плавкий предохранитель FU.

1. Сопротивление R2 ограничивает ток стабилитрона на уровне
5 ÷ 10 мА. Из этих условий выбирается стабилитрон и резистор. В рассматриваемом примере U_H = 10 В. Можно использовать стабилитрон КС213В с напряжением включения 13 В (таблица 2). При выходе из строя транзистора VT1 на стабилитрон VD4 может поступать минимальное напряжение питания, равное 20 В. Зададимся током стабилитрона равным 5 мА. При пробое стабилитрона к резистору R2 прикладывается напряжение (20 – 13) = 7 В. Сопротивление R2 = 7 В/5мА = 1, 4 кОм.

 

 

+ С2

С1

+

FU

VD5

VD6

R2

VS5

RH

VT1

UИ

VD4

Рис. 23 - Схема защиты нагрузки и индикация

R4

Ст

 

R3

 

Вычисляется мощность рассеяния на резисторе, выбирается его тип.

Проверим, не превышает ли ток через стабилитрон допустимое значение при максимальном напряжении источника питания равным 27, 6 В.
(27, 6 – 13) В/1, 4 кОм = 10, 4 мА, что вполне допустимо для выбранного типа стабилитрона.

 

 

2. Выбор тиристора.

Напряжение включения тиристора должно быть больше напряжения питания U_Иmax (параметр U_A таблица 5). При выборе тиристора можно ориентироваться следующим условием. Если ток нагрузки меньше 100 мА, то выбирается тиристор с током анода 100 мА и менее. Если ток нагрузки больше 100 мА, то выбирается тиристор с током анода 100 мА и более.

В примере можно выбрать тиристор КУ101В U_А = 50 В, I_А = 80 мА.

Выбранные элементы вносятся в перечень элементов схемы.

Индикация состояния стабилизатора

Индикация состояния стабилизатора осуществляется с помощью светодиодов (СИД). Нормальное состояние принято индицировать зеленым или желтым цветом, критическое состояние – красным.

1. Сопротивление R4 выбирается исходя из условий минимального тока СИД и минимального напряжения на нем (таблица 6). Выберем светодиод КЛ101А с параметрами I_ПР = 10 мА, U_ПР = 5, 5 В.

R4 = (U_Н – U_ПР)/I_ПР = 4, 5 В/10 мА = 450 Ом. Выбираем ближайшее меньшее номинальное значение резистора. Вычисляется мощность рассеяния на резисторе, выбирается его тип.

2. Индикация состояния перегрузки стабилизатора осуществляется с помощью СИД VD5. В исходном состоянии диод не светится. Если тиристор открывается, то напряжение на нем уменьшается до одного вольта и по СИД потечет ток. Расчет ограничительного сопротивления R5 аналогичен расчету сопротивления R4.

СИД выбирается с красным свечением.

3. Плавкий предохранитель FU выбирается на такой ток, чтобы он сработал при допустимом токе тиристора.

4. Для устранения низкочастотных и высокочастотных помех на выходе стабилизатора параллельно нагрузке включаются емкости С1 = 0, 1 мкФ и С2 = 10 ÷ 20 мкФ.

 

3.11 Заключение

После проведения всех расчетов и выбора элементов оформляется заключение. В нем отражается задание, т.е. что следовало спроектировать и приводятся параметры стабилизатора К_СТ, R_ВЫХ и U_Иср, полученные в результате проектирования.

3.12 Составление принципиальной схемы стабилизатора

После окончания расчётов отдельных узлов необходимо составить полную принципиальную схему устройства. К схеме рис. 19 добавляется схема защиты рис. 22, рис. 23. Нумерация элементов сквозная, номинальные значения элементов не указываются, стрелки направлений токов и напряжения, тоже не указываются. Схема устройства оформляется на листе формата А3, чертится рамка и основная надпись (штамп) приложение 3.

При вычерчивании принципиальной схемы следует руководствоваться требованиями ГОСТ, с которыми можно ознакомиться в библиотеке [7]. Можно воспользоваться типовой «рисовалкой» Microsoft Word, программами SPlan, Компас или Electronics Workbench.

Если схема выполняется на компьютере, то можно разделить её на две части, распечатать на двух листах А4 и затем склеить.

Принципиальная схема должна сопровождаться перечнем элементов – спецификацией, выполняемой в соответствии с ГОСТ (приложение 4). Если позволяет место на листе А3, то таблицу с перечнем элементов можно поместить над основной надписью чертежа.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ

4.1 Оформление работы

Курсовая работа должна быть оформлена в виде пояснительной записки, выполненной на листах формата А4 компьютерным или рукописным способом.

По всем четырём сторонам листа записки должны оставаться поля слева – 25 мм, кругом по 10 мм.

Листы пояснительной записки должны быть скреплены в двух – трёх точках на расстоянии 10 мм от левого края листа. Использование скрепок и пластиковых конвертов (файлов) не допускается.

Пояснительная записка обязательно должна включать условие задачи, размещаемой на втором листе (номер варианта указывается на титульном листе). Расчётные принципиальные схемы в пояснительной записке должны быть выполнены обязательно по трафарету. Схемы в тексте являются рисунками и должны иметь сквозную нумерацию и подрисуночные подписи.

Все буквенные обозначения физических величин должны быть указаны на рисунке или пояснены в тексте.

Расчёт численных значений физических величин должен быть оформлен следующим образом: после расчётной формулы, записанной в буквенных обозначениях, в неё подставляют численные значения величин, а затем приводят результат вычислений и обозначение единицы физической величины без скобок. Обязательно проставляется размерность полученной величины. Если хотя бы одна величина, входящая в формулу имеет три значащие цифры, то результат должен иметь также три значащие цифры. В качестве примера оформления расчетной формулы можно обратиться к формуле расчета коэффициента стабилизации К_СТ.

Работы, сдаваемые на проверку, должны быть выполнены в полном объёме, приведён список использованной литературы, справочников.

Исправления следует вносить путём зачёркивания неправильного результата и вписывания правильного выше или правее неправильного. Если работа переоформлена полностью, то предыдущий вариант работы с замечаниями преподавателя должен быть вложен в исправленный текст (за исключением титульного листа, который должен быть перенесён на исправленный текст).

Пример оформления титульного листа записки приведён в приложении 2. Титульный лист является страницей номер 1, но номер не проставляется. Длинный номер под заголовком обозначает следующее. Первая позиция – номер учебной специальности, следующие две позиции в учебных проектах не заполняются, предпоследняя позиция – две последние цифры номера студенческого билета или зачётной книжки, последняя позиция – ПЗ – шифр документа – пояснительная записка.

В основной надписи принципиальной схемы эта позиция обозначается Э3 – обозначающую схему электрическую принципиальную.

В приложении приводятся вольт-амперные характеристики транзисторов, которые использовались в ходе расчётов. Эти характеристики можно скопировать из электронной версии пособия или из интернета и поместить в текст пояснительной записки.

 

4.2 Таблица выбора варианта и данных для расчета стабилизатора

Номер варианта выбирается по порядковому номеру студента в журнале группы.

Изменение напряжения источника питания составляет ±15% для всех вариантов.

 

Таблица 1.

№ Вар.	UСТ В	IH mA	∆ t 0C	Материал транзистора	КСТ не менее	ТКН % от UСТ
		50±20%		Si		менее 1%
		90±20%		Si		менее 1%
		60±40%		Ge		менее 0, 5%
		70±20%		Si		менее 0, 9%
		80±30%		Ge		менее 0, 5%
		82±20%		Si		менее 1%
		96±30%		Ge		менее 0, 5%
		50±40%		Si		менее 0, 8%
		90±20%		Ge		менее 0, 5%
		40±40%		Si		менее 1%
		60±40%		Ge		менее 0, 6%
		80±30%		Si		менее 1%
		70±20%		Ge		менее 0, 9%
		90±40%		Si		менее 0, 9%
		100±40%		Si		менее 0, 7%
		92±40%		Ge		менее 1%
		80±20%		Si		менее 0, 5%
		60±30%		Ge		менее 1%
		88±40%		Si		менее 0, 8%
		90±30%		Ge		менее 0, 4%
		50±20%		Si		менее 0, 5%
		40±40%		Ge		менее 1%
		60±40%		Si		менее 0, 5%
		80±20%		Ge		менее 1%
		120±10%		Si		менее 0, 4%
		70±40%		Ge		менее 0, 8%
		90±30%		Si		менее 0, 5%

 

Таблица 1. Продолжение.

		80±20%		Ge		менее 1%
		60±30%		Si		менее 2%
		110±10%		Ge		менее 1%
		70±40%		Si		менее 0, 9%
		120±20%		Ge		менее 1%
		60±40%		Si		менее 0, 5%
		58±60%		Ge		менее 0, 4%
		60±30%		Si		менее 0, 8%
		88±40%		Ge		менее 1%
		92±20%		Si		менее 0, 5%

 

5. СПРАВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ

5.1 Определение площади радиатора

Ge

%

РКm

S

см2

Рис. 24 - Выбор радиатора с необходимой площадью

Si

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. А.2 Защита от косвенного прикосновения
2. Автоматические защита компрессоров
3. Административная и уголовная защита прав
4. Болезнь — это защита от истины
5. Внутригосударственная и международная защита прав человека.
6. ВОЕННАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ, РАДИОБИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ЗАЩИТА
7. Вопрос 31 Защита населения от ионизирующих, электромагнитных и лазерных излучений
8. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
9. Гарантии осуществления и защита прав и свобод
10. Глава 14. Защита прав сельскохозяйственных организаций и предпринимателей
11. Глава 17. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЗАЩИТА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
12. Глава 17. ЗАЩИТА ВЕЩНЫХ ПРАВ