44,2 тыс подписчиков
Полупроводниковый бареттер с защитой от КЗ нагрузки
Бареттером называют элемент, сопротивление которого нелинейно зависит от протекающего через него тока. Бареттеры часто используют для ограничения коммутационных бросков тока, для защиты ламп накаливания, в качестве стабилизаторов тока. Обычные бареттеры не защищены от перегрузок по току и не способны регулировать предельный ток нагрузки.
На рисунке показана схема полупроводникового бареттера, защищённого от короткого замыкания нагрузки и имеющего плавную регулировку максимального тока нагрузки.
Устройство содержит мощный транзистор VT1, установленный на радиаторе, а также регулирующие транзисторы VT2, VT3. При включении бареттера ток через резисторы R2, R3 и Rн заряжает конденсатор С1, подключённый к переходу эмиттер-база транзистора VT1. По мере заряда конденсатора выходной ток бареттера плавно возрастает до некоторого заданного предельного значения.
Выходной ток транзистора VT1 протекает через эталонный резистор R3 и цепочку подключённых параллельно ему резисторов R4...R6. Напряжение, снимаемое с движка потенциометра R5, пропорциональное выходному току, подаётся на базу транзистора VT3.
В свою очередь, коллекторный ток транзистора VT3 задаёт ток базы транзистора VT2, подключённого параллельно управляющему переходу силового транзистора VT1. Таким образом, при увеличении тока нагрузки происходит плавное запирание силового транзистора VT1 и осуществляется автостабилизация тока в нагрузке.
Особенностью схемы является использование диода VD1 и резистора R7, обеспечивающих начальное смещение на базе управляющего транзистора VT3. Дело в том, что управление коллекторным током транзистора VT3 осуществляется в весьма узком диапазоне смещений на его базе - от 0,5 до 0,6 В. Поэтому зона напряжений в пределах от 0 до 0,5 В при традиционной подаче смещения на базу транзистора не вызывает изменения его коллекторного тока. В то же время, последующее изменение напряжения на базе транзистора всего на несколько десятков милливольт вызывает резкое увеличение коллекторного тока.
В связи с этим, такая схема управления может работать только в релейном режиме защиты силового транзистора от короткого замыкания нагрузки. Включение диода VD1 и резистора R7 позволяет задавать начальное смещение (опорное напряжение) на базе транзистора VT1 на уровне 0,5 В. Падение напряжения на резисторе R6 и части потенциометра R5, пропорциональное выходному току, суммируется с опорным напряжением и позволяет плавно регулировать выходной ток регулирующего транзистора VT2. Резистор R6 ограничивает максимальный ток нагрузки, a R4 задаёт минимальный ток через сопротивление нагрузки.
В таблице приведены значения пределов регулировки выходного тока при использовании в качестве сопротивления нагрузки лампы накаливания (6,3 В, 0,28 А) и при коротком замыкании (КЗ) в цепи нагрузки.
Чем больше ток нагрузки, тем более плавно происходит нарастание тока в цепи нагрузки при включении устройства, т. е. тем самым реализуется «бареттерная» характеристика устройства. Скорость нарастания тока можно регулировать изменением ёмкости конденсатора С1 и подбором номиналов резисторов R1, R2.
2 минуты
20 декабря 2022
5866 читали