稳压器输出短路保护电路设计(二)

  作者:fanxiaoxi 时间:2024-06-14

【任务】三端稳压器(比如7805)输出电压通常要供给多个芯片,当其中一个芯片短路时势必导致稳压器输出短路,从而导致连锁短路,使大面积电路工作失效或损坏。试设计一个稳压器输出短路保护电路

【构思】继承上一篇的成果:

可以发现,上面的Q1、Q2只是形成了“伪回路”,无法正常工作(二者都截止)。解决这个问题的最简单的办法是:R1与Q2集电极通过一个电阻R2接地:

分析上面的电路:当Uo由于负载原因近乎短路,导致流过RS电流剧增,RS上的电压增大,Q2导通程度加深,R1与R2的公共点电位上升,Q1导通深度减小,CE分压增大,U1输入电压降低,输出电流减小,于是对7805实现了短路保护功能。

但是,上面的电路引入了新的问题,即当Uo没有短路时,Q1仍然要分压,可能使U1输入电压不足,导致Uo低于5V。为了解决这个问题,我们可以将主回路与控制回路分开,通过调整控制回路的电流来实现短路保护,又不影响正常工作时的Uo=5V输出:

上图中的R3与U1形成主回路,Q1、Q2、RS、R1、R2构成短路保护控制回路。至此,稳压电源模块短路保护电路构思完毕,接下来确定元件参数

【计算】假定最大输入电压为12V,主回路电流的保护电流为300mA,那么当Uo对地短路时,R3=12/0.3=40Ω(取标准系列的39Ω)。

假定Q2的EB导通电压为0.7V,控制回路最大电流也假定为300mA,那么RS=0.7/0.3=2.3Ω(取标准系列的2.2Ω)。

假定Q1的最小放大倍数β=100,那么Q1允许基极电流为300/β=300/100=3mA,R1与R2公共端的最大电压约为12V,所以R1=12/3=4k(取标准系列的3.9k)。

由于控制回路可通过U1接地,我们可以去掉多余的R2,这并不会影响电路功能。

C1常选择0.1~0.33uF之间的容值,我们取C1=0.33uF,C2容值比C1大,我们取C1的10倍,即C2=10C1=10*0.33=3.3uF。

Q1和Q2的选型空间很大,我们不妨选择1A 45V的ZTX550管。

确定了所有元件型号及参数的电路:

U1的其他保护措施及电阻的功率核算从略,本文着重讨论短路保护的功能实现。

关键词: 电阻 稳压器 保护电路 电路设计 输出电压

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