Stabilizatoare de tensiune – Protecţia prin relee

3.2.2. Protecţia prin relee

O altă metodă de protecţie a stabilizatorului de tensi­une la scurtcircuit constă în întreruperea (tensiunii apli­cate stabilizatorului în momentul în care la ieşirea aces­tuia apar suprasarcini periculoase. În acest caz se utili­zează două tipuri de circuite de protecţie, pe care con­venţional le putem denumi relee de protecţie cu dispozi­tive semiconductoare şi anume: cu armare automată după dispariţia suprasarcinii şi cu rearmare manuală.

1. a) Relee semiconductoare cu rearmare automată

În fig. 3.12 tranzistorul Q₅ este normal blocat, iar ele­mentul regulator serie, constituit din Q₁—Q₂ în configura­ţie Darlington, primeşte curentul în bază prin intermediul rezistorului R₁. Dacă apare o suprasarcină, tensiunea de ieşire cade sub o valoare critică şi tranzistorul Q₄ nu va mai primi pe baza sa un curent suficient pentru a men­ţine tranzistorul Q₅ blocat; în acest caz o fracţiune din cu­rentul de bază al lui Q₂, cu atît mai mare, cu cît tensiu­nea de ieşire va fi mai mică (deci cu cît suprasarcina este mai mare) va fi deviat prin Q₅; în caz de scurtcircuit net Q₅ va fi saturat şi Q₁—Q₂ vor fi blocate.

Odată cu dispariţia scurtcircuitului montajul se va „rearma automat” prin curentul din R₅—R₆—R₇ şi R.

În montajul din fig. 3.13 la căderea tensiunii de ieşire (ca urmare a unei suprasarcini sau scurtcircuit) sub va­loarea tensiunii (a diodei A) plus tensiunea V_BE  a tranzistorului Q₂, acest tranzistor va intra în conducţie şi va devia spre ieşire curentul de bază al tranzistorului se­rie Q₁, alimentat în bază, prin R₁. Ca atare Q₁ se va bloca. Rolul condensatorului C₁ este de a accelera procesul de blocare al lui în caz de scurtcircuit şi de a temporiza clesaturarea lui Q₂ după dispariţia scurtcircuitului. Cînd C₁ este încărcat, circuitul de protecţie se elimină de la sine şi stabilizatorul funcţionează în regim normal.

Un alt tip de protecţie, care se conectează în serie cu stabilizatorul este prezentat în fig. 3.14.

În procesul de funcţionare normală, tranzistorul Q₁ este menţinut în stare saturată prin curentul de bază pe care-1 primeşte prin intermediul rezistorului R₁ şi tensiunea la bornele lui este foarte mică. În acest timp, tranzistorul Q₂ este blocat.

Cînd intensitatea curentului în sarcină creşte, tensiu­nea V_CE a lui Q₁ va creşte corespunzător, pînă în momen­tul cînd curentul de sarcină va atinge o valoare suficientă pentru ca Q₂ să intre în conducţie şi să scurtcircuiteze joncţiunea bază-emitor a lui Q₁ blocîndu-l. Starea aceasta se menţine pînă cînd se elimină scurtcircuitul, după care montajul în mod automat va reveni în starea iniţială de funcţionare normală.

1. b) Relee semiconductoare cu rearmare manuală în montajele la care revenirea la starea iniţială a cir­cuitului de protecţie se face automat, curentul de ieşire nu se întrerupe ci este redus pînă la o valoare suficient de mică pentru a nu fi periculoasă pentru alimentator, pentru stabilizator şi sarcină, evitînd în felul acesta defectările „în cascadă”.

Categoria de circuite de protecţie care se prezintă în continuare întrerupe complet curentul de ieşire, necesitînd o rearmare după eliminarea defectului.

Din examinarea montajului din fig. 3.12 se constată că este suficient să se introducă un întreruptor normal des­chis în serie cu rezistorul R ca montajul să treacă în ca­tegoria montajelor care necesită o armare manuală.

În fig. 3.15 pentru asigurarea funcţiei propuse se folo­seşte un circuit bistabil, realizat cu tranzistoarele Q₂—Q₃.

Prin prezenţa condensatorului C₁, de fiecare dată, la punerea montajului în funcţiune, Q₃ va fi în condueţie şi Q₂ blocat.

Tranzistorul Q₄ „supraveghează” tensiunea la bornele rezistenţei şunt Rsc şi va intra în conducţie cînd această tensiune devine egală cu tensiunea lui bază-emitor. În acest caz, el va provoca bascularea bistabilului în starea Q₂ saturat, ceea ce va avea ca efect blocarea tranzistoru­lui serie Q₁.

Prin dispariţia cauzei de defectare, este suficient să se pună baza tranzistorului Q₂ la masă prin intermediul bu­tonului „REARMARE” pentru ca bistabilul să basculeze în poziţia iniţială, de funcţionare normală (Q₂ blocat, Q₃ saturat, Q₄ blocat).

În fig: 3.16, se prezintă un circuit de protecţie cu rear­mare manuală, realizat cu optocuplorul OC. În acest caz, suprasarcina la ieşire se supraveghează prin intermediul diodei luminescente a optocuplorului, care la suprasarcină periculoasă va acţiona prin intermediul tranzistorului Q₃ asupra unui releu rapid pentru a decupla sursa de ten­siune.

Această schemă are tendinţa de a declanşa la punerea în funcţiune pe o sarcină capacitivă.

Pentru a evita declanşările nedorite, se utilizează schema electrică din fig. 3.17, cu ajutorul căreia se reduce viteza de apariţie a tensiunii la ieşirea stabilizatorului cînd la intrarea lui se aplică brusc tensiunea de alimentare. În acest caz, la punerea stabilizatorului sub tensiune, la ieşi­rea tranzistorului Q₁ apare tensiune şi condensatorul C se încarcă prin R₁ şi prin joncţiunea emitor-bază a lui Q₂.Acest tranzistor va intra aproape instantaneu in conduc­ţie, ceea ce face să limiteze curentul de bază al lui Q₁ şi deci curentul lui de emitor (deci curentul de sarcină). Pe măsură însă ce tensiunea la bornele lui C₁ creşte, curentul prin acest condensator scade şi în consecinţă scade şi curentul de bază al lui Q₂, ceea ce face ca acest tranzistor să deturneze la masă un curent din ce în ce mai mic din curentul de bază al lui astfel că tensiunea la ieşire V₀ va creşte exponenţial, aşa cum se arată pe figură.
Articole din aceasi publicatie
Prefaţă - Stabilizatoarea de tensiune Capitol 1. Generalităţi 1.1. Definiţii 1.2. Rolul stabilizatorului de tensiune în aparatura electronică 1.3. Principii de funcţionare 1.4. Schema (bloc a) unui stabilizator de tensiune cu reacţie 1.5. Stabilizatoare de tensiune integrate monolitice. 1.6. Parametri electrici 1.7. Clasificarea stabilizatoarelor de tensiune Capitolul 2. Stabilizatoare de tensiune cu componente discrete 2.1. Stabilizatoare liniare 2.1.1. Stabilizatoare parametrice simple 2.1.2. Stabilizatoare parametrice cu tranzistoare 2.1.3. Stabilizatoare liniare cu reacţie 2.2. Stabilizatoare de tensiune în comutaţie 2.2.1. Principiul de funcţionare 2.2.2. Elementul regulator 2.2.3. Clasificare 2.2.4. Relaţii de calcul 2.2.5. Alegerea diodei D 2.2.6. Scheme de principiu Capitolul 3. Protecţia stabilizatoarelor de tensiune 3.1. Suprasarcini posibile 3.2. Protecţia la suprasarcină 3.2.1. Limitarea curentului de scurtcircuit 3.2.2. Protecţia prin relee 3.3. Protecţia la supratensiuni 3.4. Protecţia la reducerea tensiunii Capitolul 4. Stabilizatoare de tensiune integrate monolitice 4.1. Tehnici de circuit pentru stabilizatoarele monolitice 4.1.1. Surse de tensiune de referinţă 4.1.2. Amplificator de eroare 4.1.3. Elementul regulator serie 4.1.4. Circuite de protecţie 4.1.5. Reţea de polarizare 4.1.6. Circuite de pornire 4.2. Stabilizatoare de tensiune continuă monolitice de uz, general 4.2.1. Stabilizatoare din prima generaţie 4.2.2. Stabilizatoare de tensiune cu 4 terminale 4.2.3. Stabilizatoare de tensiune din generaţia a doua 4.3. Stabilizatoare de tensiune fixă 4.3.1. Caracteristici 4.3.2. Tipuri reprezentative 4.3.3. Aplicaţii 4.4. Stabilizatoare de tensiune duale 4.4.1. Stabilizatoare de tensiune duale - Caracteristici 4.4.2. Stabilizatoare de tensiune duale - Tip reprezentativ 4.4.3. Stabilizatoare de tensiune duale - Aplicaţii 4.4.4. Alte tehnici de construcţie a stabilizatoarelor duale cu urmărire 4.5. Stabilizatoare în regim de comutaţie 4.5.1. Stabilizatoare în regim de comutaţie - Generalităţi 4.5.2. Stabilizatoare în regim de comutaţie - Tehnici de circuit pentru conversia de tensiune cc-cc 4.5.3. Stabilizatoare în regim de comutaţie - Tipuri reprezentative 4.5.4. Stabilizatoare în regim de comutaţie - Aplicaţii 4.5.5. Stabilizatoare în comutaţie construite cu stabilizatoare liniare 4.5.6. Componente pentru convertorul de tensiune cc-cc Stabilizatoarea de tensiune Anexă: Diagrame de conexiuni GO