В схеме на Рисунке 1 используется типичный метод изменения выходного напряжения источника питания с помощью программируемого управляющего напряжения. Хотя топология и детали схемы источника питания некритичны, способ защиты является оригинальным.
 |
|
| Рисунок 1. | Добавление одного параллельного стабилизатора IC2 к обычному программируемому источнику питания обеспечивает точную защиту от перенапряжения. |
В качестве управляющей микросхемы используется ШИМ контроллер UC3843AN. Источник опорного напряжения 2.5 В этой микросхемы подключен к неинвертирующему входу внутреннего усилителя ошибки, но не соединен с внешним выводом (узел B). Инвертирующий вход усилителя ошибки подключен к внешнему выводу микросхемы и доступен (узел A). Для стабилизации выходного напряжения VOUT управляющая микросхема должна поддерживать напряжение в узле A равным опорному напряжению 2.5 В узле B. Номиналы компонентов на рисунке позволяют изменять выходное напряжение источника питания от минимального значения 5 В до максимального значения 75 В в зависимости от напряжения VCONTR, которое может изменяться от 0 до 3 В (что соответствует выходному напряжению 5 В и 75 В, соответственно).
При отсутствии транзистора Q1 напряжение в узле A определяют VOUT и делитель напряжения R3-R4. Схема сравнивает это напряжение с 2.5 В в узле B. Контур стабилизации выходного напряжения источника питания поддерживает напряжение в узле A равным напряжению в узле B путем соответствующего управления напряжением VOUT.
Схема защиты, забирая ток из узла A, должна обеспечивать программируемость VOUT. Выход VOUT должен поддерживать любой ток, вытекающий из этого узла. Кроме того, ток должен протекать через резистор R3, создавая на нем падение напряжения. Тогда VOUT всегда будет равно сумме падения напряжения на R3 и напряжения, установленного VCONTR. Операционный усилитель IC1 будет поддерживать равенство напряжений на R2 и на неинвертирующем входе IC1 (вывод 3).
Добавление всего одного компонента – IC2 – обеспечивает точную защиту регулируемого источника питания от перенапряжения. Микросхема IC2 – это низковольтный параллельный стабилизатор, содержащий внутренний прецизионный источник опорного напряжения 1.24 В. Такое низкое опорное напряжение позволяет использовать эту схему защиты с обычными микросхемами управления питанием, для которых 2.5 В является распространенным внутренним опорным напряжением. При нормальных условиях работы (при выходных напряжениях от 5 до 75 В) IC2 ничего не делает. Напряжение на управляющем входе микросхемы (вывод 1) меньше ее внутреннего опорного напряжения 1.24 В, поэтому в катод (вывод 3) ток не течет. IC1 в этом случае управляет только напряжением на базе Q1. Например, если VCONTR = 3 В, то напряжение на резисторе R2 равно 1.13 В и VOUT = 75 В. Обратите внимание, что для упрощения этого примера коэффициент передачи тока транзистора Q1 считается бесконечным.
Однако в случае любой неисправности, вследствие которой напряжение на резисторе R2 может превысить 1.24 В (что соответствует максимальному значению VOUT, равному 81.7 В), параллельный стабилизатор начинает работать. Когда напряжение на выводе 1 микросхемы IC2 начинает превышать внутреннее опорное напряжение 1.24 В, через микросхему IC2 начинает течь ток. Вследствие этого потенциал катода IC2 понижается, притягивая базу транзистора к земле, чтобы поддержать напряжение 1.24 В на выводе 1. Когда это происходит, IC2, управляя транзистором Q1, регулирует напряжение на резисторе R2. При этом выход усилителя IC1 переходит в состояние положительного насыщения с напряжением порядка 3.7 В, поскольку
IC1 больше не может поддерживать напряжение на резисторе R2 равным напряжению на его неинвертирующем входе (вывод 3). Преимущество такой работы схемы заключается в том, что ток катода IC2 теперь определяется напряжением на резисторе R1 и имеет постоянное значение, равное (3.7 В – 1.8 В)/ 1 кОм = 1.9 мА. При таком уровне катодного тока IC2 гарантируется правильный режим регулирования.
Эта схема защиты невосприимчива к любому потенциальному состоянию отказа операционного усилителя IC1 или источника программирующего напряжения VCONTR. Для работы микросхемы IC1 требуется только напряжение 5 В. Если выход усилителя (вывод 1) будет закорочен на землю, напряжение VOUT будет минимальным. Если его выход закоротить на шину питания VCC, ток через микросхему IC2 составит (5 В – 1.8 В)/ 1 кОм = 3.2 мА, и напряжение VOUT будет ограничено на максимальном уровне 81.7 В.
Купить UC3843AN на РадиоЛоцман.Цены
