Мощный выходной транзистор в блоке питания
Продолжаем исследовать схему блока питания с регулируемым предельным током, начало тут. В предыдущей статье мы разобрались с подключением операционного усилителя и научились управлять его коэффициентом усиления.
Не смотря на все достоинства операционного усилителя, его максимальный выходной ток весьма ограничен. Он не способен обеспечить питание мощной нагрузки. Поэтому, после ОУ ставят выходной транзистор, а операционный усилитель лишь управляет этим транзистором.
Вот о чём пойдёт речь далее:
- что такое транзистор Дарлингтона
- зачем нужна защита эмиттерного перехода
- как эта защита реализована в схеме
Герой сегодняшней статьи изображён на самом первом рисунке. Как видно, у этого транзистора предусмотрено крепление на радиатор, так как при больших токах он может заметно нагреваться.
На самом деле, это составной транзистор (состоящий из двух транзисторов и некоторых дополнительных деталей, всё это упаковано в один корпус). Такая схема ещё называется транзистор Дарлингтона, по имени изобретателя:
Схема транзистора КТ829 (транзистор Дарлингтона)
Защита эмиттерного перехода
Посмотрим вот этот участок схемы:
Мощный выходной транзистор в блоке питания
Речь пойдёт о диоде VD4. В описании к схеме указано, что он защищает эмиттерный переход от обратного напряжения, в котором виноват конденсатор С5. Давайте разбираться, что это за напряжение и откуда оно берётся.
Мы помним, что транзистор открывается подачей прямого напряжения на эмиттерный переход. В данном случае, у нас транзитор структуры n-p-n, и прямое напряжение — это плюс на базе относительно эмиттера. Соответственно, обратное напряжение — это плюс на эмиттере относительно базы. Казалось бы, что страшного — транзистор при этом заперт да и всё. Но, считается, что такое напряжение может пробить эмиттерный переход и вывести транзистор из строя. В силу особенностей конструкции транзистора, иногда для пробоя достаточно обратного напряжения всего в несколько вольт. От этой неприятности и защищает диод VD4. Он включён как раз таким образом, что обратное напряжение его открывает. Следовательно, на эмиттере теперь не может оказаться более 0.6 вольт (именно столько падает на открытом кремниевом транзисторе) относительно базы.
Теперь, откуда оно может взяться, это обратное напряжение. Могу предложить целых 3 версии.
- При отключённой нагрузке мы резко поворачиваем ручку R2 в сторону уменьшения напряжения. ОУ тут же начинает уменьшать напряжение на базе транзистора, стараясь его прикрыть. Это процесс очень быстрый. А вот конденсатор С5 — сравнительно инертный элемент. Он ведь заряжен до предыдущего напряжения. Нагрузка отключена, разрядиться он может только через R11-R7, но это медленно. Вот и получается, что своим зарядом он создаёт плюс на эмиттере относительно базы VT2.
- Другая ситуация: резкое отключение мощной нагрузки. Механизм примерно тот же: операционный усилитель начнёт закрывать транзистор, а конденсатор C5 своим остаточным зарядом создаст плюс на его эмиттере.
- Наиболее реалистичная версия. Подключение устройств, содержащих собственный источник питания, напряжение с которого может попасть на нашу схему. Ну, примитивный пример: мы решили использовать наш блок питания, чтобы зарядить аккумуляторы. Напряжение, которое приходит с аккумулятора, как раз будет для нашего транзистора обратным, особенно если выставить собственное напряжение блока питания слишком низким с помощью движка R2.
На практике, я подсоединял осциллограф между базой и эмиттером, всячески крутил ручки резисторов, пробовал подключать и отключать разные нагрузки — но так и не «поймал» сильного скачка обратного напряжения. При отсутствии нагрузки на базе около 0.7 В относительно эмиттера, при большой нагрузке может быть 1.5 — 2 В. Но, максимальный скачок обратного напряжения, который я видел — порядка 0.7 В. Да и транзистор здесь (как уже говорилось) далеко не маломощный, даже не знаю — можно ли пробить транзистор Дарлингтона? Склоняюсь к тому, VD4 здесь включён по инерции, как стандартный элемент защиты в подобных схемах, а на практике он не очень-то и нужен. С интересом почитаю Ваши комментарии на эту тему.
На этом всё, в следующей статье разбираем работу блока защиты от перегрузки.
Добавить комментарий