マイクロ回路電圧安定器: 保護ノード。スキーム、説明

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マイクロ回路電圧安定化装置: 保護ノード。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたデバイスは、その技術的特性を損なうことなく、マイクロ回路電圧レギュレータを確実に保護します。

アマチュア無線家は、電源を構築するために KR1、KR142、KR1157、1158L、78L シリーズの 79 ピンマイクロ回路に基づく 1 電圧安定器を広く使用しています [XNUMX]。これらの超小型回路には電流保護と過熱保護が組み込まれていますが、多くの場合、依然として外部保護が必要です。事実は、負荷の過負荷または短絡による緊急時に、これらのマイクロ回路が出力電流制限モードになることです。しかし、この場合、入力電圧の大部分がマイクロ回路に印加され、その結果、ウォームアップが始まります。組み込みの熱保護機能により出力電流が減少しますが、入力電圧が大きいと、マイクロ回路が過熱して故障する可能性があります。特に、効率が不十分なヒートシンクに取り付けられている場合やヒートシンクがまったくない場合は特にそうです。そのような状況を脅かすものは、説明なしで明らかです。そしてここで、いくつかの極端な動作モードでスタビライザーのマイクロ回路を保護し、それに応じてその動作の信頼性を高めるデバイスが役立ちます。

提案されたデバイスとスタビライザーのスキームを図1に示します。 7309. セキュリティノード自体は一点鎖線で囲まれています。これは、トランジスタアセンブリIRF1（VT0,05）に含まれる、導電率の異なるチャネルを持つ0,1つのフィールドスイッチングトランジスタで組み立てられます。このアセンブリのトランジスタの主なパラメータは次のとおりです。オープンチャネル抵抗 - 3,2 ... 4 オーム、最大ドレイン電流 - 30 ... 20 A、最大ソース - ドレイン電圧 - 1.4 V、ゲート - ソース - XNUMX V、合計消費電力 - XNUMX W。

マイクロ回路電圧安定器: 保護ノード。デバイスの概略図
米。 1デバイスの概略図

保護装置は安定器の出力電圧を制御します。特定のレベルを下回ると、デバイスはマイクロ回路を入力電圧源から切断します。いくつかの典型的な緊急事態が発生する可能性があります。まず、これは負荷の短絡であり、出力電圧がほぼゼロに低下し、保護デバイスがトリップします。第二に、これはチップの最大許容値よりも高い過負荷電流です。この場合、マイクロ回路は電流制限モードに入り、出力電圧が低下するため、保護デバイスが機能します。第三に、負荷電流の大幅な増加が可能ですが、チップの最大出力電流には達しません。たとえば、負荷電流は通常の 0,5 A から 1,5 A に増加しました。このモードはマイクロ回路では正常ですが、それでもさらに加熱されます。放熱が不十分な場合、ケース温度が高くなりすぎます。次に、熱保護により出力電流が減少し、出力電圧も減少します。その結果、保護デバイスが動作し、マイクロ回路の電源がオフになります。

デバイスがオンになった瞬間、コンデンサC1が放電され、すべての入力電圧が抵抗R1に印加されます。トランジスタ VT1.1 は、このコンデンサが充電されるまで開いています。電圧はDA1マイクロ回路の入力に供給され、公称出力電圧はその出力に現れ、その一部は抵抗分割器R4R5からトランジスタVT1.2のゲートに供給されます。このトランジスタが開き、コンデンサ C1 が放電されたままになるため、トランジスタ VT1.1 は開いたままになります。

何らかの理由で安定器の出力電圧が大幅に低下すると、トランジスタVT1.2が閉じ始め、コンデンサC1が充電され、トランジスタVT1.1が閉じます。これにより、出力電圧がさらに低下します。正のフィードバックの作用により、プロセスはトランジスタVT1.1とVT1.2の完全な閉鎖で終了します。閉じたトランジスタVT1.1はDA1チップの入力回路を開き、保護を提供します。コンデンサC1は、スタビライザーを起動するときと、保護デバイスの動作を遅らせてノイズ耐性を高めるための両方に必要です。

再起動するには、抵抗R1を介した放電によりコンデンサC2,5の両端の電圧が3 ... 2 V低下するまで、入力電圧を一時的にオフにする必要があります。その後、トランジスタVT1.1が開き、DA1チップの入力に電圧が印加されます。出力電圧が上昇し始めます。トランジスタ VT1.2 のゲート - ソース間電圧が 2,5 V を超えると、トランジスタが開きます。そのチャネルと電流制限抵抗 R3 を介して、コンデンサ C1 は最終的に放電されます。 HL1 LEDが点灯します。これは、スタビライザーの出力電圧が存在することを示し、それに応じて通常の動作を示します。

構造と詳細

このデバイスは、両面フォイルグラスファイバー製のプリント回路基板に取り付けられています（図2）。組み立てたボードを図 3 に示します。 1. 基板裏面の箔はコモン線として使用します。ワイヤーは、アスタリスクでマークされたボードの穴に通され、両側のプリント導体を接続します。 DA3 チップのピン 1 と 2 はプリント導体にはんだ付けされ、ピン 1 は穴に通され、裏面の共通ワイヤフォイルにはんだ付けされます。 DAXNUMXチップがヒートシンクに取り付けられている場合、ボードもチップの隣に配置されます。

マイクロ回路電圧安定器: 保護ノード。デバイス基板
米。 2 デバイス基板

提案された保護装置は、XNUMX本のリード線を持つ任意の電圧安定器マイクロ回路に適用できます。マイクロ回路の全体的な出力が平均的である場合、プリント回路基板の導体のパターンは変更なしで適切です。それ以外の場合は、マイナーな変更が必要になります。

提案されたデバイスは、調整可能な電圧安定器（LM317シリーズなど）の保護にも適していますが、この場合、抵抗分圧器の設置を可能にするためにプリント回路基板の導体のパターンを変更する必要があり、おそらく、いくつかの他の要素 [1、図。 3]。

マイクロ回路電圧安定器：保護ノード。デバイスの外観
米。 3デバイスの外観

このデバイスでは、固定抵抗器 R1 ～ 4、MLT、S2 ～ 33、コンデンサ K50 ～ 35 などを使用できます。コンデンサ C1 および C2 の定格電圧は、最大入力電圧および C20 - 出力電圧より少なくとも 3% 高くなければなりません。 HL1 LED は、定格電流 5 ～ 20 mA の可視光であれば使用できます。

トランジスタアセンブリ IRF7309 (VT1) の代わりに、絶縁ゲートと対応する導電型の誘導チャネルを備えた個別の電界効果トランジスタを使用できます [2]。 VT1.1を置き換えるトランジスタは、最大負荷電流でのマイクロ回路の入力電流に耐えなければならず、その最大ドレイン - ソースおよびゲート - ソース電圧は最大入力電圧より大きくなければなりません。 VT1.2 を置き換えるトランジスタの場合、最大ドレイン - ソース間電圧は最大入力より大きくなければなりません。

確率

調整は、必要に応じてコンデンサC1の静電容量を選択することで行われるため、スタビライザまたは負荷の過渡現象は、抵抗R1を介してコンデンサを充電するよりも速く発生します。抵抗R2の抵抗は、コンデンサC1の初期放電の許容可能な期間（保護がトリガーされた後に入力電圧をオフにする必要がある最小時間）を確保するために、数百キロオームから1MΩまで選択されます。抵抗R4は、スタビライザーの出力電圧が1〜3 V低下したときにデバイスが動作するように選択されています。出力電圧が低い場合（3〜6 V）、抵抗R4、R5を削除し、インストールすることでデバイスを簡素化できます。 R5の代わりにジャンパー。ただし、この場合、VT2,5電界効果トランジスタが閉じ始めるのはこのゲート-ソース間電圧であるため、出力電圧が約1.2Vに低下するまで保護デバイスは機能しません。したがって、より高い出力電圧（9 ... 12 V）でも、これらの抵抗を取り付けることをお勧めします。

抵抗器Ｒ３は、トランジスタＶＴ１．２のチャネルを通るコンデンサＣ１の放電電流を許容値に制限する。必要に応じて、抵抗 R3 と LED HL1 を設定します。抵抗器Ｒ６の抵抗は、それを通る最大許容電流を超えることなく、ＬＥＤＨＬ１の放射の必要な輝度を得るように選択される。

負極性の電圧レギュレータ (79L シリーズなどのマイクロ回路上) の場合、電界効果トランジスタ VT1.1 と VT1.2 を交換し、すべてのコンデンサと HL1 LED をオンにする極性を変更する必要があります。 PCB 導体のパターンも変更する必要があります。

リップルを考慮した入力電圧は 20 V を超えてはなりません。

文学

Biryukov S. 幅広い用途のマイクロ回路スタビライザー。 - ラジオ、1999 年、No. 2、p. 69-71。
International Rectifier の強力な電界効果スイッチングトランジスタ。 - ラジオ、2001 年、第 5 号、p. 45.

著者: I. Nechaev、クルスク。出版物: radioradar.net

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