Прежде всего напомним, чем опасно короткое замыкание стабилизатора. Во-первых, оно обычно вызывает необратимый пробой регулирующего транзистора в стабилизаторе. Во-вторых, вследствие этого пробоя на выходе блока питания появляется (конечно, после устранения причины замыкания) повышенное напряжение, способное вывести из строя подключенную радиоаппаратуру.
Чтобы избежать этого, достаточно использовать несложный электронный контур, легко подключаемый к существующему блоку питания со стабилизацией напряжения — как к самодельному, так и к промышленному (разумеется, не имеющему защиты от короткого замыкания).
Возникает вопрос: нужно ли применять электронику? Не проще ли установить обычный плавкий предохранитель? Дело, однако, в том, что быстродействие плавкого предохранителя обычно оказывается недостаточным для защиты стабилизатора. Иными словами, пока проволочка предохранителя расплавится (перегорит), регулирующий транзистор успеет необратимо изменить свои свойства — стать по сути дела обыкновенной перемычкой, что и проводит к выше перечисленным неприятностям.
Электронный же предохранитель имеет время срабатывания, соизмеримое с быстродействием регулирующего транзистора. Именно поэтому в случае короткого замыкания он остается неповрежденным и работоспособным.
Что же представляет собой электронный предохранитель? Принципиальная электрическая схема электронного предохранителя блока питания радиоаппаратуры от короткого замыкания представлена на рисунке. Устройство состоит всего из трех деталей — резистора R1, стабистора VD1 и транзистора VT1. На рисунке упрощенно изображен блок питания А1, подлежащий модернизации. Обычно блок питания содержит встроенный параметрический стабилизатор. На рисунке он показан состоящим из резистора и стабилитрона (условно обозначенных на схеме соответственно R1.1 и VD1.1). Именно со стабилитрона VD 1.1 снимается опорное напряжение, которое используется в работе стабилизатора блока питания. Важно, что если этот стабилитрон накоротко замкнуть, то напряжение на выходе блока питания станет близким к нулю. Именно на этом явлении и основано действие устройства защиты. Естественно, замыкают стабилитрон VD1.1 не перемычкой, а с помощью транзистора VT1.
С помощью резистора R1 и стабистора VD1 на базе транзистора VT1 может быть создано напряжение, способное открыть его. Однако в обычных условиях нормальной работы он все время закрыт. Дело в том, что его эмиттер подключен не к «минусу» источника питания, а к «плюсу». И лишь в случае короткого замыкания выходных клемм блока питания транзистор VT1 откроется, шунтирует стабилитрон VD1.1 и вызовет тем самым запирание регулирующего транзистора стабилизатора (на рисунке не показан). Поэтому выходное напряжение блока питания немедленно снизится почти до нуля.
Принципиальная электрическая схема электронного предохранителя блока питания радиоаппаратуры от короткого замыкания
Как видим, схема контура защиты от короткого замыкания достаточно проста, однако, надежно защищает блок питания от выхода его из строя.
Стабистор VD1 можно заменить цепью, состоящей из двух кремниевых диодов (например, КД102А), соединенных последовательно и включенных в том же направлении, что и стабилизатор VD1. Сопротивление резистора R1 определяется величиной напряжения, приложенного к параметрическому стабилизатору R1.1-VD1.1. Чтобы его измерить, нужно «плюс» вольтметра (постоянного тока) подключить к верхнему (на рисунке) выводу резистора R1.1, а «минус» — к аноду стабилитрона VD1.1. Так, при величине этого напряжения, например, 10 В, сопротивление резистора R1 должно быть около 4 кОм (использовать резистор с номиналом 3,9 кОм), а при 15 В — 6 кОм (5,6 кОм). Иными словами, ток через цепь R1-VD1 должен быть примерно равен 2,5…3 мА.
После сборки электронного предохранителя до окончательного подключения к блоку питания следует проверить его работоспособность. Для этого нужно эмиттер транзистора VT1 временно соединить с «минусом» блока питания. При этом напряжение на выходе блока должно снизиться почти до нуля (может быть не более 0,001 В). Измерять это напряжение желательно цифровым вольтметром. Если это не так, то транзистор VT1 необходимо заменить другим, отвечающим этому условию. После этого эмиттер транзистора VT1 следует подключить к «плюсу» Теперь уже можно смело замыкать выходные клеммы блока питания накоротко. Исправный контур защиты подвести не должен.