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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Spannungsstabilisator mit Stromschutz auf dem KR142EN19-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz Moderne Spannungsstabilisatoren schützen vor Überlastung, meist durch Strombegrenzung. Im Falle eines Ausgangskurzschlusses wird der Laststrom deutlich geringer als der Betriebsstrom, sodass die Stabilisatoren nicht überhitzen. Durch Kurzschlussschutz geschützte Stabilisatoren „erkennen“ das Auftreten von Spannung am Ausgang. Ist diese Spannung jedoch zu niedrig, „erkennt“ der Regler die Beseitigung des Kurzschlusses nicht und startet daher nicht. Dies geschieht, wenn die Last des Stabilisators auch bei niedriger Versorgungsspannung einen großen Strom verbraucht, wie beispielsweise die Glühlampe einer Bildröhre oder eines Kollektormotors. Eine ähnliche Situation tritt auf, wenn die Last mit einer bipolaren Spannung versorgt wird. Wenn ein Arm des Stabilisators früher starten konnte, kann ein Teil seiner Spannung durch die Last zum Ausgang des anderen gelangen und dessen Start verhindern. In diesen Fällen ist der Einsatz komplexerer Stabilisatoren erforderlich, bei denen der Strom im Stromkreis deutlich erhöht wird und die Möglichkeit seiner Anpassung gegeben ist. Da solche Geräte in Form von Mikroschaltungen noch nicht hergestellt werden, müssen Funkamateure sie auf Basis diskreter Elemente entwickeln.
Der Artikel beschreibt einen geschützten Spannungsregler mit erhöhtem und einstellbarem Überlaststrom. Der Stabilisierungskoeffizient des Geräts, dessen Schaltung in der Abbildung dargestellt ist, beträgt mehr als 800, der Spannungsabfall am Stabilisator beträgt nicht mehr als 0,5 V. Der Überlaststrom kann im Bereich von 30 mA bis 1,5 A eingestellt werden Ein so großes Regelintervall wird dadurch gewährleistet, dass der Strom bei Überlast nicht über den Regeltransistor VT3 des Stabilisators in die Last gelangt, sondern vom Startknoten am Transistor VT1, der speziell für den Betrieb im Ausgangsschließmodus ausgelegt ist. Das Hauptelement des Stabilisators ist der KR142EN19-Chip. Es besteht aus einem Analogon einer Zenerdiode mit einer Stabilisierungsspannung von 2,5 V und einem Fehlersignalverstärker. Wenn die Spannung am Steuereingang 1 der Mikroschaltung 2,5 V überschreitet, steigt der Anodenstrom (Pin 3) sehr schnell von 1,2 mA auf einen durch einen externen Widerstand begrenzten Wert. Der maximale Strom eines offenen Mikroschaltkreises sollte 0.1 A nicht überschreiten und die Verlustleistung sollte 0,4 W nicht überschreiten. Die Spannung an einem offenen Mikrokreis, bestimmt durch sein internes Gerät, beträgt etwa 2,5 V. Bei einem geschlossenen Mikrokreis sollte sie 30 V nicht überschreiten. Der beschriebene Stabilisator funktioniert wie folgt. Wenn die Ausgangsspannung steigt, steigt auch die Spannung am Ausgangsspannungsreglermotor, dem variablen Widerstand R8. Wenn es den Schwellenwert von 2,5 V überschreitet, öffnet sich der DA1-Chip und schließt dadurch nacheinander die Transistoren VT2 und VT3. Da die Spannung an der Anode des Mikroschaltkreises nicht weniger als 2,5 V betragen darf, muss die Spannung am Emitter des Transistors VT2 etwas höher sein, damit dieser effektiv schließen kann. Daher wird über die Dioden VD1 und VD2 ein Teil der Ausgangsspannung an den Emitter des Transistors VT2 angelegt. Der Widerstand R5 begrenzt den Basisstrom des Regeltransistors VT3. Daher hängt der Schutzbetriebsstrom von seinem Widerstand ab. Der Stromwert steigt, wenn der Widerstandswert dieses Widerstands abnimmt. Im Falle eines Ausgangskurzschlusses ist der Transistor des Startknotens VT1 offen und gesättigt mit Strom, der durch den Widerstand R2 fließt. Der Überlaststrom wird durch den Widerstandswert des Widerstands R1 bestimmt und ist daher praktisch temperaturunabhängig. Die Spannung an der Basis des Transistors VT1 überschreitet bei Überlastung 0,5 V relativ zum Minuskabel nicht. Dieser Pegel reicht nicht aus, um den Transistor VT2 und dann den Transistor VT3 zu öffnen. Daher fließt im Überlastbetrieb kein Strom durch sie und sie erwärmen sich nicht. Der Transistor VT1 des Startknotens erwärmt sich aufgrund des geringen Spannungsabfalls im Kollektor-Emitter-Bereich sehr leicht. Nach Beseitigung der Überlastursache erscheint am Ausgang des Stabilisators eine Spannung, die zu einem Spannungsanstieg an der Basis des Transistors VT1 und dann an der Basis des Transistors VT2 führt. Zuerst wird der Transistor VT2 und dann der Transistor VT3 geöffnet und der Stabilisator startet. Wenn die Spannung am Ausgang des Stabilisators den Nennwert erreicht, öffnet der DA1-Chip, schließt den VT2-Transistor teilweise und schließt den VT1-Transistor vollständig. Wenn die Transistoren VT2 und VT3 durch deutlich niedrigere Frequenzen als im Diagramm angegeben ersetzt werden, ist eine Erzeugung möglich, die durch den Anschluss eines Kondensators mit einer Kapazität von mehreren hundert Picofarad zwischen den Pins 1 und 3 des DA1-Chips verhindert werden kann. An den Emitterübergängen der Transistoren VT1 und VT2 sind umgekehrte Spannungsimpulse möglich, deren Amplitude proportional zur Ausgangsspannung des Stabilisators ist. Daher kann der GT705D (VT1) im Extremfall durch einen Transistor einer anderen Serie ersetzt werden, dessen Emitterübergang einer Sperrspannung von mindestens 10 V standhält, beispielsweise beim KT859A. Autor: S. Kanygin, Charkow, Ukraine
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