Cтабилизатор напряжения с защитой от перегрузок 13,8 V / 10 A

Валерий Резвяков, UA3NBW, г.Кострома, ,

Стабилизатор обеспечивает максимальный ток нагрузки до 10 ампер при напряжении пульсаций менее 1 мв., выходное сопротивление 0,01 Ом.

Cтабилизатор собран по схеме моста в выходной цепи, образованного резисторами R4, R5, стабилитронами D1, D2 и светодиодом D3.В диагональ моста включен эмиттерный переход транзистора Q3, управляющего регулирующим составным транзистором Q2,Q1. Составной транзистор включен по схеме с общим эмиттером. Более высокое по сравнению с эмиттерным повторителем выходное сопротивление оконечного каскада компенсируется в этой схеме тем, что выходной каскад имеет высокий коэффициент усиления по напряжению, последнее заметно повышает коэффициент петлевого усиления схемы стабилизатора. Так как напряжение на базе управляющего транзистора Q3 по отношению к плюсовому проводу оказывается стабилизированным, то изменения выходного напряжения передаются на эмиттерный переход этого транзистора без ослабления делителем.

Максимальный ток нагрузки задается резистором R4. Ток базы транзистора Q2 не может превысить значения тока, текущего через резистор R4. Следовательно, подбором этого резистора можно установить требуемый ток защиты. Стабилизатор защищен и от коротких замыканий в цепи нагрузки. Ток короткого замыкания зависит от значения запускающего тока, текущего через резистор R2. Этот резистор подбирается при минимальном сопротивлении нагрузки по устойчивому запуску стабилизатора. Такая система обеспечивает надежный запуск стабилизатора, и практически не ухудшает параметров, поскольку в рабочем режиме ток через резистор R2 замыкается через малое сопротивление открытого стабилитрона D2.

Выходное сопротивление стабилизатора определяется дифференциальным сопротивлением стабилитрона D1 деленным на произведение коэффициентов усиления транзисторов Q1,Q2,Q3. Минимальное падение на транзисторе Q1 равно напряжению насыщения коллектор-эмиттер этого транзистора (0,1 Е. 0,5 В в зависимости от тока нагрузки).

Напряжение на выходе стабилизатора определяется суммарным напряжением стабилизации стабилитронов D1 и D2 минус падение напряжения на эммитерном переходе транзистора Q3. Температурные изменения падения напряжения на светодиоде D3 и стабилитроне D1 компенсируются с температурным изменением падения напряжения на эммитерном переходе транзистора Q3. ТКН стабилизатора в целом на уровне -0,1 mv/градус.

Чтобы снизить зависимость порога срабатывания защиты и тока короткого замыкания от температуры, радиатор регулирующих транзисторов выбирают с запасом по эффективной площади теплового рассеянея не менее 1000 см2.