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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Estabilizador de voltaje de microcircuito: nodo de protección. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protectores contra sobretensiones El dispositivo propuesto protege de manera confiable el regulador de voltaje del microcircuito sin comprometer sus características técnicas. Los radioaficionados utilizan ampliamente 1 reguladores de voltaje basados en microcircuitos de tres salidas de las series KR142, KR1157, KR1158, 78L, 79L para construir fuentes de alimentación [1]. Aunque estos microcircuitos tienen protección contra sobrecalentamiento y corriente incorporada, a menudo aún necesitan protección externa. El hecho es que durante una emergencia con una sobrecarga de corriente o un cortocircuito en la carga, estos microcircuitos entran en el modo de limitación de corriente de salida. Pero en este caso, una parte significativa del voltaje de entrada se aplica al microcircuito, por lo que comienza a calentarse. Aunque la protección térmica incorporada reducirá la corriente de salida, con un alto voltaje de entrada, el microcircuito puede sobrecalentarse y fallar, especialmente si está instalado en un disipador de calor insuficientemente eficiente o sin él. Lo que amenaza tal situación, está claro sin explicación. Y aquí es útil un dispositivo que proporciona protección para el microcircuito estabilizador en algunos modos de funcionamiento extremos y, en consecuencia, aumenta la fiabilidad de su funcionamiento. El esquema del dispositivo propuesto junto con el estabilizador se muestra en la Fig. 1. El propio nodo de seguridad está rodeado por una línea de puntos y guiones. Está ensamblado en dos transistores de conmutación de campo con canales de diferentes tipos de conductividad, incluidos en el conjunto de transistores IRF7309 (VT1). Los parámetros principales de los transistores de este conjunto son: resistencia de canal abierto - 0,05 ... 0,1 ohmios, corriente máxima de drenaje - 3,2 ... 4 A, tensión máxima fuente-drenaje - 30 V, puerta-fuente - 20 V, total disipación de potencia - 1.4 W.
El dispositivo de protección controla el voltaje de salida del estabilizador. Si cae por debajo de cierto nivel, el dispositivo desconectará el microcircuito de la fuente de voltaje de entrada. Varias emergencias típicas son posibles. En primer lugar, se trata de un cortocircuito en la carga, en el que la tensión de salida cae casi a cero, provocando la actuación del dispositivo de protección. En segundo lugar, esta es una corriente de sobrecarga superior al valor máximo permitido para el microcircuito. En este caso, el microcircuito ingresará al modo de limitación de corriente, el voltaje de salida disminuirá, por lo que el dispositivo de protección funcionará. En tercer lugar, es posible un aumento significativo en la corriente de carga, pero sin alcanzar la corriente de salida máxima del microcircuito. Por ejemplo, la corriente de carga en lugar de los 0,5 A habituales ha aumentado a 1,5 A. Aunque este modo es normal para el microcircuito, aún se calentará más. Si la disipación de calor es ineficiente, la temperatura de la carcasa aumentará hasta que sea demasiado alta. Luego, la protección térmica reducirá la corriente de salida, el voltaje de salida también disminuirá, como resultado de lo cual funcionará el dispositivo de protección, apagando el microcircuito. En el momento en que se enciende el dispositivo, el capacitor C1 se descarga, todo el voltaje de entrada se aplica a la resistencia R1. El transistor VT1.1 está abierto hasta que se cargue este capacitor. El voltaje se suministra a la entrada del microcircuito DA1, en su salida aparece el voltaje de salida nominal, parte del cual se alimenta desde el divisor de resistencia R4R5 a la puerta del transistor VT1.2. Este transistor se abre, manteniendo el capacitor C1 descargado, por lo que el transistor VT1.1 permanecerá abierto. Si, por alguna razón, el voltaje de salida del estabilizador disminuye significativamente, entonces el transistor VT1.2 comenzará a cerrarse, el capacitor C1 se cargará y el transistor VT1.1 se cerrará. Esto reducirá aún más el voltaje de salida. Debido a la acción de la retroalimentación positiva, el proceso termina con el cierre completo de los transistores VT1.1 y VT1.2. El transistor cerrado VT1.1 abre el circuito de entrada del chip DA1, brindando su protección. El condensador C1 es necesario tanto para iniciar el estabilizador como para retrasar el funcionamiento del dispositivo de protección, aumentando su inmunidad al ruido. Para reiniciar, debe apagar temporalmente el voltaje de entrada hasta que el voltaje en el capacitor C1 disminuya en 2,5 ... 3 V debido a la descarga a través de la resistencia R2. Después de eso, el transistor VT1.1 se abrirá y aplicará voltaje a la entrada del chip DA1. El voltaje de salida comenzará a aumentar. En el momento en que el voltaje de la fuente de la puerta del transistor VT1.2 exceda los 2,5 V, se abrirá. A través de su canal y la resistencia limitadora de corriente R3, el condensador C1 finalmente se descarga. El LED HL1 se encenderá, un indicador de la presencia del voltaje de salida del estabilizador y, en consecuencia, su funcionamiento normal. Construcción y detalles El dispositivo está montado en una placa de circuito impreso hecha de fibra de vidrio de lámina de doble cara (Fig. 2). El tablero ensamblado se muestra en la fig. 3. La lámina de la parte posterior de la placa se utiliza como cable común. Los cables se pasan a través de los orificios del tablero, marcados con asteriscos, conectando los conductores impresos en ambos lados. Los pines 1 y 3 del chip DA1 se sueldan a los conductores impresos, el pin 2 se pasa a través del orificio y se suelda a la lámina del cable común en el reverso. Si el chip DA1 está instalado en un disipador de calor, la placa también se coloca junto al chip.
El dispositivo de protección propuesto se puede aplicar a cualquier microcircuito estabilizador de tensión de tres salidas. Si la salida total del microcircuito es promedio, el patrón de los conductores de la placa de circuito impreso es adecuado sin cambios. De lo contrario, requerirá una modificación menor. El dispositivo propuesto también es adecuado para proteger estabilizadores de tensión ajustables (serie LM317 y similares), pero en este caso también es necesario cambiar el patrón de los conductores de la placa de circuito impreso para permitir la instalación de un divisor de tensión de resistencia y, posiblemente, , algunos otros elementos [1, fig. 3].
El dispositivo puede utilizar resistencias fijas P1-4, MLT, S2-33, condensadores K50-35 o similares. El voltaje nominal de los capacitores C1 y C2 debe ser al menos un 20% más alto que el voltaje máximo de entrada y C3 - salida. El LED HL1 puede ser cualquier radiación visible con una corriente nominal de 5 ... 20 mA. En lugar del conjunto de transistores IRF7309 (VT1), puede usar transistores de efecto de campo separados con una puerta aislada y un canal inducido del tipo de conductividad correspondiente [2]. El transistor que reemplaza a VT1.1 debe soportar la corriente de entrada del microcircuito a la corriente de carga máxima, su voltaje máximo de fuente de drenaje y fuente de puerta debe ser mayor que el voltaje de entrada máximo. Para el transistor que reemplaza a VT1.2, el voltaje máximo de fuente de drenaje debe ser mayor que la entrada máxima. Establecimiento El ajuste se reduce a la selección, si es necesario, de la capacitancia del capacitor C1, para que los transitorios en el estabilizador o carga ocurran más rápido que cargar el capacitor a través de la resistencia R1. La resistencia de la resistencia R2 se elige desde varios cientos de kiloohmios hasta 1 MΩ para garantizar una duración aceptable de la descarga inicial del condensador C1: el tiempo mínimo durante el cual se debe apagar el voltaje de entrada después de que se haya activado la protección. La resistencia R4 se selecciona para que el dispositivo funcione cuando el voltaje de salida del estabilizador cae 1 ... 3 V. Con un voltaje de salida bajo (3 ... 6 V), el dispositivo se puede simplificar eliminando las resistencias R4, R5 e instalando un puente en lugar de R5. Pero en este caso, el dispositivo de protección no funcionará hasta que el voltaje de salida caiga a aproximadamente 2,5 V, ya que es en este voltaje de fuente de puerta que el transistor de efecto de campo VT1.2 comienza a cerrarse. Por lo tanto, a un voltaje de salida más alto (9 ... 12 V), aún es recomendable instalar estas resistencias. La resistencia R3 limita la corriente de descarga del condensador C1 a través del canal del transistor VT1.2 a un valor aceptable. Resistencia R6 y LED HL1 configurados si es necesario. La resistencia de la resistencia R6 se elige para obtener el brillo requerido de la radiación del LED HL1, sin exceder la corriente máxima permitida a través de él. Para un regulador de voltaje de polaridad negativa (en microcircuitos de la serie 79L y similares), debe cambiar los transistores de efecto de campo VT1.1 y VT1.2, y también cambiar la polaridad de encendido de todos los condensadores y el LED HL1. También habrá que cambiar el patrón de los conductores de la placa de circuito impreso. El voltaje de entrada, teniendo en cuenta las ondas, no debe exceder los 20 V. En conclusión, se debe tener en cuenta que el dispositivo propuesto no lo salvará de todas las emergencias posibles, pero aumenta significativamente la confiabilidad del estabilizador de voltaje del microcircuito. Literatura
Autor: I. Nechaev, Kursk; Publicación: radioradar.net
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