Повышение точности ограничения тока усилителя мощности с помощью шунтового регулятора

Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2017

John Guy

EDN

Добавление цепи ограничения тока к усилителю мощности или к линейному стабилизатору напряжения защищает от повреждения чрезмерным током как выходной транзистор, так и последующие схемы. Классическая схема такого ограничителя изображена на Рисунке 1. Транзистор Q₂, управляемый напряжением, создаваемым выходным током на резисторе R₂, забирает часть базового тока включенных по схеме Дарлингтона транзисторов Q₁ и Q₃. Порог ограничения тока задается напряжением база-эмиттер транзистора Q₂. К сожалению, температурный коэффициент напряжения база-эмитттер малосигнальных транзисторов, равный –2 мВ/°C, приводит к существенному изменению порога в диапазоне рабочих температур схемы.

Рисунок 1.	Малосигнальный транзистор Q2 ограничивает выходной ток эмиттерного повторителя усилителя мощности.

Заменив транзистор Q₂ микросхемой шунтового регулятора IC₁ (Рисунок 2), характеристики ограничителя можно существенно улучшить. Равное всего 0.6 В пороговое напряжение микросхемы MAX8515 позволяет использовать токоизмерительный резистор R₂ с более низким сопротивлением, чтобы минимизировать потери мощности. В отличие от MAX8515, другие общедоступные шунтовые регуляторы имеют входные напряжения от 1.25 В до 2.5 В. Кроме того, отдельный вход подключения источника питания дает возможность поддерживать требуемую точность даже тогда, когда внутренний выходной транзистор микросхемы MAX8515 приближается к насыщению.

Рисунок 2.	Замена в схеме на Рисунке 1 транзистора Q2 шунтовым регулятором IC1 повышает точность ограничения тока.

Рисунок 3 позволяет сравнить точность ограничения тока схемами на Рисунках 1 и 2 в диапазоне рабочих температур от –40 °C до +85 °C. Если пренебречь температурным коэффициентом сопротивления токоизмерительного резистора R₂, версия с шунтовым регулятором может поддерживать порог ограничения тока с точностью лучше 2% во всем диапазоне рабочих температур, а версия с малосигнальным транзистором – с точностью 25%.

Рисунок 3.	Сравнение зависимостей выходного тока от температуры для схем на Рисунках 1 и 2 показывает намного более высокую точность ограничения, обеспечиваемую схемой с шунтовым регулятором (нижняя кривая) по сравнению с вариантом на дискретных транзисторах (верхняя кривая).

Материалы по теме