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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Einsatz integrierter Spannungsstabilisatoren KR142. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz Mikroschaltungen der KR142-Serie haben in Amateurfunkdesigns breite Anwendung gefunden. Alle sind nahezu baugleich und verfügen über einen eingebauten Lastkreisschutz. Sie unterscheiden sich lediglich im maximalen Ausgangsstrom und der Nennausgangsspannung, die einen der folgenden Werte hat: 5, 6, 9, 12, 15, 20, 24 und 27 V. Wir präsentieren Ihnen eine Auswahl von Schaltkreisen verschiedener Spannungsstabilisatoren, die mit diesen Mikroschaltungen hergestellt wurden. Spannungsstabilisator schützt vor Beschädigung der Kondensatoren durch Entladestrom Wenn im Ausgangskreis MV ein großer Kondensator vorhanden ist, müssen manchmal Maßnahmen zum Schutz des Mikroschaltkreises ergriffen werden, dh um zu verhindern, dass sich der Kondensator über seine Schaltkreise entlädt. Tatsache ist, dass Kondensatoren mit einer Kapazität von bis zu 10 µF oder mehr, die üblicherweise in den Stromversorgungskreisen von Geräten verwendet werden, einen geringen Innenwiderstand haben, daher im Falle einer Notabschaltung eines bestimmten Stromkreises des Geräts, a Es entsteht ein Stromimpuls, dessen Wert mehrere zehn Ampere erreichen kann. Und obwohl dieser Impuls nur von sehr kurzer Dauer ist, kann seine Energie ausreichen, um den Mikroschaltkreis zu zerstören. Die Impulsenergie hängt von der Kapazität des Kondensators, der Ausgangsspannung und der Geschwindigkeit ihres Abfalls ab. Um die Mikroschaltung in solchen Fällen vor Beschädigungen zu schützen, werden Dioden verwendet. In einem Gerät, das wie in Abb. In Abbildung 2.10 schützt die Diode VD1 die Mikroschaltung DA1 vor dem Entladestrom des Kondensators C2 und die Diode VD2 schützt vor dem Entladestrom des Kondensators C3, wenn am CH-Eingang ein Kurzschluss vorliegt. Für den Einsatz in Stabilisatoren eignen sich am besten Tantaloxid-Kondensatoren, die (natürlich bei entsprechender Kapazität) auch bei hohen Frequenzen eine niedrige Impedanz aufweisen: Hier entspricht ein Tantal-Kondensator mit einer Kapazität von 1 μF einem Aluminiumoxid-Kondensator mit einer Kapazität von etwa 25 μF.
MV mit Stufenschaltung Die Funktionen des „Schaltelements“ in diesem Gerät werden vom Transistor VT1 ausgeführt (Abb. 2.11). In dem Moment, in dem der Strom eingeschaltet wird, beginnt sich der Kondensator C3 aufzuladen, sodass der Transistor geöffnet ist und den unteren Zweig des Teilers R1, R2 umgeht. Wenn der Kondensator über den Widerstand R3 aufgeladen wird, schließt der Transistor, die Spannung an Pin 8 von DA1 und damit am Ausgang des Geräts steigt und nach einiger Zeit erreicht die Ausgangsspannung den angegebenen Wert. Die Dauer des Aufbaus der Ausgangsspannung hängt von der Zeitkonstante der Schaltung R3, C3 ab.
MV mit erhöhter stabiler Ausgangsspannung Wie aus dem Diagramm in Abb. 2.12 ersichtlich ist, liegt der Unterschied zwischen diesem CH und den zuvor diskutierten (mit Ausnahme des Fehlens von Schutzdioden und des Kondensators C3) im Ersatz des Widerstands R2 durch eine Zenerdiode VD1. Letzterer sorgt für eine stabilere Spannung an Pin 8 des DA1-Chips und reduziert dadurch Spannungsschwankungen an der Last weiter. Der Nachteil des Geräts besteht darin, dass die Ausgangsspannung nicht stufenlos eingestellt werden kann (sie kann nur durch Auswahl der Zenerdiode VD1 geändert werden).
MV mit einstellbarer Ausgangsspannung von 0 bis 10 V In Abb. Abbildung 2.13 zeigt ein Diagramm eines Geräts, dessen Ausgangsspannung von 0 bis 10 V eingestellt werden kann. Der erforderliche Wert wird mit einem variablen Widerstand R2 eingestellt. Wenn sein Motor in der unteren (gemäß Diagramm) Position installiert ist (der Widerstand ist). vollständig aus dem Stromkreis entfernt), hat die Spannung an Pin 8 DA1 eine negative Polarität, daher ist die Ausgangsspannung CH 0. Wenn sich der Schieber dieses Widerstands nach oben bewegt, nimmt die negative Spannung an Pin 8 des IC ab und entspricht bei einem bestimmten Widerstand der Ausgangsspannung der Mikroschaltung. Bei weiterer Erhöhung des Widerstandswertes steigt die Ausgangsspannung CH von 0 auf den Maximalwert. Der Nachteil der Schaltung ist die Notwendigkeit einer externen Spannungsquelle von -10 V.
CH mit externen Steuertransistoren Die Mikroschaltungen 142EN5, 142EN8, 142EN9 können je nach Typ einen Strom von bis zu 1,5...3 A an die Last liefern. Ihr Betrieb mit dem maximalen Laststrom ist jedoch unerwünscht, da hierfür wirksame Kühlkörper erforderlich sind (Die zulässige Betriebstemperatur des Quarzes ist niedriger als die der meisten Leistungstransistoren). In solchen Fällen können Sie den Betrieb der Mikroschaltung erleichtern, indem Sie einen externen Steuertransistor daran anschließen. Das schematische Diagramm der Basisversion des SN mit einem externen Steuertransistor ist in Abb. dargestellt. 2.14. Bei einem Laststrom von bis zu 180...190 mA ist der Spannungsabfall am Widerstand R1 gering und das Gerät arbeitet wie ohne Transistor. Bei höheren Strömen erreicht dieser Spannungsabfall 0,6...0,7 V und der Transistor VT1 beginnt zu öffnen, wodurch ein weiterer Anstieg des Stroms durch den DA1-Chip begrenzt wird. Es hält die Ausgangsspannung auf einem bestimmten Niveau, wie bei einer typischen Verbindung: Wenn die Eingangsspannung ansteigt, sinkt der Eingangsstrom und damit die Spannung des Steuersignals am Emitterübergang des Transistors VT1 und umgekehrt. Bei der Verwendung eines solchen SN ist zu beachten, dass die minimale Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung gleich der Summe aus dem minimalen Spannungsabfall an der verwendeten Mikroschaltung und der Spannung des Steuertransistors sein muss. Es muss auch darauf geachtet werden, den Strom durch diesen Transistor zu begrenzen, da er bei einem Kurzschluss in der Last den Strom durch die Mikroschaltung um ein Vielfaches überschreiten kann, das dem statischen Stromübertragungskoeffizienten des Transistors entspricht, und 20 A oder erreichen kann sogar mehr. In den meisten Fällen reicht ein solcher Strom aus, um nicht nur den Steuertransistor, sondern auch die Last zu zerstören. Diagramme möglicher MV-Optionen mit Strombegrenzung durch einen Regeltransistor sind in Abb. dargestellt. 2.15, 2.16, 2.17. Im ersten Fall wird dieses Problem gelöst, indem zwei in Reihe geschaltete Dioden VD1, VD1 parallel zum Emitterübergang des Transistors VT2 geschaltet werden, die öffnen, wenn der Laststrom 7 A überschreitet. Der Stabilisator arbeitet mit einer weiteren Erhöhung weiter im Strom, aber sobald er 8 A erreicht, wird das Chip-Überlastschutzsystem ausgelöst. Der Nachteil der betrachteten Option ist die starke Abhängigkeit des Ansprechstroms des Schutzsystems von den Parametern des Transistors und der Dioden (er kann erheblich geschwächt werden, wenn ein thermischer Kontakt zwischen den Körpern dieser Elemente gewährleistet ist). Dieser Nachteil macht sich bei einem anderen Stabilisator deutlich weniger bemerkbar (Abb. 2.16). Wenn wir davon ausgehen, dass die Spannung am Emitterübergang des Transistors VT1 und die Durchlassspannung der Diode VD1 ungefähr gleich sind, hängt die Stromverteilung zwischen der Mikroschaltung DA1 und dem Steuertransistor vom Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände R2 ab und R1. Bei einem niedrigen Ausgangsstrom ist der Spannungsabfall am Widerstand R2 und der Diode VD1 gering, sodass der Transistor VT1 geschlossen ist und nur die Mikroschaltung funktioniert. Mit zunehmendem Ausgangsstrom nimmt dieser Spannungsabfall zu, und wenn er 0,6...0,7 V erreicht, beginnt der Transistor zu öffnen und es beginnt immer mehr Strom durch ihn zu fließen. Gleichzeitig hält die Mikroschaltung die Ausgangsspannung auf einem von ihrem Typ bestimmten Niveau: Mit steigender Spannung schließt ihr Regelelement, wodurch der durch sie fließende Strom reduziert wird und der Spannungsabfall über der Schaltung R2, VD1 abnimmt. Dadurch erhöht sich der Spannungsabfall am Steuertransistor VT1 und die Ausgangsspannung sinkt.
Sinkt die Spannung am MV-Ausgang, läuft der Regelungsvorgang in die entgegengesetzte Richtung ab. Die Einführung des Widerstands R1 in den Emitterkreis des Transistors VT1, der die Stabilität der Spannung erhöht (sie verhindert ihre Selbsterregung), erfordert eine Erhöhung der Eingangsspannung. Gleichzeitig gilt: Je größer der Widerstandswert dieses Widerstands, desto weniger hängt der Überlastreaktionsstrom von den Parametern des Transistors VT1 und der Diode VD1 ab. Wenn jedoch der Widerstandswert des Widerstands zunimmt, nimmt die an ihm abgegebene Leistung zu, wodurch der Wirkungsgrad abnimmt und sich die thermischen Bedingungen des Geräts verschlechtern. Autor: Semjan A.P.
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