Современная электроника №1/2020

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 61 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2020 поэтому ииспользован стабилизатор тока J511, которыйимеет кардинально меньшийшумпо сравнениюс микро- схемой LM334Z, т.к. основан на про- стомфизическомпринципе, а LM334Z включает в себя несколько транзисто- ров и других компонентов, ипоэтому её шум существенно повышен. 5. В схему добавлен конденсатор C10, включённый в отрицательную обрат- ную связь (ООС) ОУ DA1.2 (между его выходом – 9-й вывод – и инвертиру- ющим входом – 7-й вывод) и предна- значенный для подавления самовоз- буждения ОУ, проявляющегося при более высоком напряжении. 6. Номинал резистора R2, включённого между выходом ОУ (9-й вывод DA1) и затвором транзистора VT1, увеличен почти в 2 раза: 1,8 К вместо 1 К (R14 в статье [3]). Это сделано в связи с тем, что входное напряжение более высо- кое, а поддерживающий включённое состояние оптосимистора ток (4-й и 6-й выводы DA2) должен оставаться на прежнем уровне (как при 15). 7. В схему на рисунке 2 добавлен кон- денсатор C6* ёмкостью не менее 1000 мкФ, подключённый к стоку VT1 (и к левому по схеме выводу то- коизмерительного резистора R6) по следующей причине. Роль резистора R6 номиналом 5 мОм заключается в том, что при токе в 10 А падение напряжения на нём составит 50 мВ (что нетрудно подсчитать). Это напряжение, усиленное дифферен- циальным усилителем (на основе ОУ DA1.1 и резисторов R7 – R10) в 100 раз, т.е. до 5 В [3], через резисторы R11 (им подстраивают порог) и R12 подаётся на катод инфракрасного светодиода оптронa DA2 (2-й вывод), а анод этого диода (1-й вывод) заземлён. При пре- вышении тока порога 10 А светоди- од загорается, отчего фотосимистор оптрона включается и своими выво- дами (4-й и 6-й выводы DA2) закора- чивает затвор с истоком транзистора, в связи с чем транзистор закрывается, выходное напряжение стабилизатора падает практически до нуля, и ток через резистор R6 становится также нуле- вым. При этом ток через светодиод так- же пропадает, и он перестаёт светить. Но поскольку оптосимистор обладает триггерным эффектом, он не выключа- ется, т.к. через него протекает поддер- живающий его включённое состояние ток: он течёт от входного напряжения через резистор R2 до выхода ОУ DA1.2 (9-й вывод), на котором в этом режи- ме потенциал почти равен напряжению земли. В этом состоянии схема может находиться сколь угодно долго, и един- ственным выходом из этого состояния является выключение питания и после полного разряда сглаживающих элек- тролитических конденсаторов, исполь- зующихся в выпрямительной схеме (см. далее), повторное его включение. Таким способом и осуществляется защитапо току. Нопричёмже здесь кон- денсатор C6*? О нём в описании схемы защитыне сказанонислова. Тут всё дело в том, чтоописанная схема защитыхоро- шо работает на активную(резистивную нагрузку). Но если нагрузка имеет реак- тивную (в данном случае ёмкостную) составляющую, а в аудиоусилителе име- етсямассаразличныхэлектролитических конденсаторов общей ёмкостью более 1000мкФ, то схема защитыпри включе- ниипитания ведёт себяпо-другому. При включении питания, поскольку конден- саторыусилителяразряжены, в соответ- ствии с теорией переходных процессов возникает достаточно большой заряд- ный ток, который существенно больше порогового тока в 10 А, установленного в схеме защиты. Апоскольку схема защи- тыдостаточнобыстродействующая (вре- мя срабатывания защиты составляет не более 1–2 мс), этот большой ток заряда, проходя через резистор R6, приводит к срабатываниюзащиты, врезультатечего усилитель не получает питания и, есте- ственно, работатьнебудет. Привыключе- ниипитанияиповторномеговключении (после разряда сглаживающих электро- литических конденсаторов в выпрями- теле – см. далее) вся описанная после- довательность повторяется, т.е. усили- тель питания не получит. Но если перед R6 установлен конденсатор C6*, ёмкость которого (в данномслучае это1000мкФ) соизмерима с ёмкостьювсехконденсато- ров усилителя (более 1000 мкФ), то при включении питания весь ток, протека- ющий через открытый транзистор, уже некоторым образом перераспределяет- ся: одна (меньшая) часть этого токаидёт на заряд конденсатора C6*, а вторая (ток через резистор R6) – на заряд конденса- торов усилителя. Причём вторая часть тока в этом случае уже меньше порого- вого тока, апотому ток заряда конденса- торов усилителяпривключениипитания уженеприводит к срабатываниюзащиты. Ёмкость конденсатора C6* была подо- брана экспериментально: минималь- ная ёмкость, при которой не срабаты- вает защита, составила около 800 мкФ (470 мкФ + 330 мкФ). Поэтому авто- ром и выбрана ёмкость C6* 1000 мкФ (с запасом). Если ёмкостная составля- ющая нагрузки меньше, то и ёмкость конденсатора C6* можно уменьшить, в противном случае – увеличить. Кро- ме того, если при установке конденса- тора C6* конкретной ёмкости (напри- мер, 1000 мкФ) защита иногда срабаты- вает, а иногда нет, её можно несколько загрубить, например на 1–2 А, подкру- тив резистор R11. Ведь ничего крими- нального не произойдёт, если защи- та будет срабатывать при токе, напри- мер, 12 А, а не 10 А, поскольку основное назначение такой защиты – не допу- стить выхода из строя стабилизатора и нагрузки при коротком замыкании. Помимо прочего, конденсатор C6* несколько снижает уровень пульса- ций выходного напряжения, правда, не особенно существенно (не более чем на 10–15%), но этого от него и не требуется. А вот свою основнуюфунк- цию – предотвращение срабатывания защиты при включении питания – он выполняет безукоризненно. Если к выходу стабилизатора подклю- чается нагрузка, то выходное напряже- ние падает, в связи с чемпадает и напря- жение на движке R4 и одновременно на – неинвертирующем входе ОУ DA1.2 (6-й вывод), что приводит к снижению выходного напряжения этого ОУ (9-й выводDA1.2) и, соответственно, сниже- ниюнапряжения на затворе транзисто- ра VT1, отчего транзистор приоткрыва- ется, восстанавливая выходное напряже- ние стабилизатора до прежнего уровня. ВИПприменён силовой трансформа- тор Т1 (см. рис. 3) мощностью 300 Вт с первичной обмоткой, рассчитанной на входное переменное напряжение ~ 220 В и двумя вторичными обмотками с выходными напряжениями по ~ 15 В, соединёнными последовательно (со средней точкой) и рассчитанными на максимальный ток 10 А. Выходное напряжение ~ 30 В, снятое с двух вторич- ных обмоток, выпрямленное четырьмя диодами Шоттки DSA30I100PA (VD1– VD4) с максимальным током 30 А и мак- симальным обратным напряжением 100 В и сглаженное четырьмя конденса- торами C1–C4 ёмкостью10000 мкФкаж- дый с максимальным напряжением 50 В и составляющее около –40 В без нагруз- ки, подавалось на вход стабилизатора (см. рис. 2). При максимальной нагруз- ке (около 2,7 Ом – см. далее) выходное напряжение выпрямителя падало с –40 В до –31 В при токе 10,5 А. Выходное напряжение выпрямителя на рисун-