Всем здравствуйте. Представленная схема фактически представляет собой стабилизатор постоянного напряжения с незначительным падением напряжения между входом и выходом, то есть, когда входное напряжение ниже установленного желаемого выходного напряжения. При насыщении транзистор в стабилизаторе установлен в такой режим, что выходное напряжение всего на несколько десятков или сотен мВ отличается от входного. Принципиальная схема ограничителя напряжения питания показана на рисунке.
Описываемый скажем так стабилизатор, может иметь диапазон входного напряжение от +8 до +30 В, необходимое выходное напряжение может быть установлено в диапазоне от +2,5 до +27,5 В. Управляющий транзистор имеет сопротивление перехода 0,2 Ом, а выходное напряжение всего на 0,02 (0,2) В ниже входного. Требование небольшого падения напряжения при насыщении подразумевает, что рекомендуемый выходной ток не более 1 А, при более высоких выходных токах этим падением напряжения уже нельзя пренебречь.
Ограничитель классифицируется как источник питания со значительно меняющимся напряжением на входе, входное напряжение которого может значительно увеличиться в случае неисправности, и устройством, максимально допустимого напряжение питания, которое ниже максимально возможного выходного напряжения источника.
Ограничитель напряжения питания можно использовать, например, при питании устройства требуемым напряжением, к примеру от 10 до 13 В от бортовой сети автомобиля, которое может увеличится до 15 В. В этом случае выставляем необходимое выходное напряжение ограничителя, например, 12,5 В. Когда напряжение бортовой сети выше 12,5 В, выход ограничителя напряжения составляет 12,5 В, в то время как при напряжении бортовой сети менее 12,5 В выход ограничителя напряжения почти идентичен входному. Это простой пример использования, а так можно применить, где есть опасность превышения входного напряжения.
На принципиальной схеме видно, что источник питания подключается к входным клеммам J1 и J2, а устройство или прибор к выходным клеммам J3 и J4. Питание подается на устройство через последовательный управляющий транзистор T2. Транзистор IRF9530 p-канальный, чтобы обеспечить его работу при насыщении и небольшое падение напряжения на нем. Транзистор Т2 затвором соединен с землей через резистор R2, поэтому без транзистора Т1 он был бы постоянно закрыт. Коллекторный ток транзистора T1 создает падение напряжения на резисторе R2, тем самым уменьшая напряжение между затвором и истоком T2. Стабилитрон D1 с напряжением стабилизации 15 В ограничивает напряжение между затвором и истоком транзистора T2 до безопасной величины.
Транзистор T1 управляется током, с выхода компаратора LM311 (IO1). Опорное напряжение +2,5 В от стабилизатора напряжения TL431 (IO2) подается на неинвертирующий вход IO1, а напряжение с выхода ограничителя, уменьшенное резистивным делителем P1 и R4, подается на инвертирующий вход IO1. Потенциометром P1 устанавливается необходимое выходное напряжение.
Цепь управления с компаратором собранном на операционном усилителе IO1 и транзисторами T1 и T2 всегда устанавливает напряжение на выходе так, чтобы напряжение в центре делителя P1 и R4 было равно опорному напряжению IO2. Если выходное напряжение не достигает требуемой величины из-за слишком низкого входного напряжения, ток перестает течь на выходе IO1. Тогда выходное напряжение почти равно входному. Еще можно добавить, что транзистора Т2 желательно установить по мере необходимости на радиатор.
