Podręcznik

W przypadku stabilizatora szeregowego sytuacja ulega radykalnej zmianie. W wypadku zwarcia jego wyjścia do masy całe napięcie wejściowe odkłada się na samym stabilizatorze i jedynym sposobem na zmniejszenie wydzielającej się w nim mocy jest ograniczenie płynącego przezeń prądu. I tak naprawdę wszystkie sposoby zabezpieczania większości stabilizatorów sprowadzają się do takiego właśnie działania.

Szczególnych rozwiązań postawionego problemu jest bardzo dużo, poniżej zostanie opisane jedno, najprostsze. Pokazuje ono jednak sposób postępowania, który – oczywiście – może zostać na różne sposoby udoskonalony.

W każdym układzie zabezpieczającym można wyróżnić jego podstawowe elementy: a. czujnik (miernik) wartości płynącego prądu, b. układ przetwarzający sygnał pochodzący z czujnika (miernika) prądu, c. układ wykonawczy, który podejmuje akcję po przekroczeniu dopuszczalnej wartości progowej i np. wyłącza „zagrożony” element stabilizatora.

Wszystko, co napisano powyżej, brzmi co prawda bardzo mądrze i wydaje się skomplikowanym, jednak w praktyce najprostsze rozwiązanie skomplikowane nie jest.

Czujnik (miernik) prądu może być zwykłym rezystorem, a jeden tranzystor może pełnić zarówno rolę elementy przetwarzającego, jak i elementu wykonawczego. Schemat najprostszego zabezpieczenia przeciwzwarciowego układu stabilizatora szeregowego z wtórnikiem emiterowym został przedstawiony na rys. 9.

Rys. 9 Najprostsze zabezpieczenie nadprądowe

Włączony w obwód emitera tranzystora T₁ opornik R_S wytwarza na swoich zaciskach napięcie proporcjonalne do przepływającego prądu. Jeśli to napięcie przekroczy napięcie progowe tranzystora T₂ (około 0,6 V), tranzystor się włączy i zacznie płynąć prąd jego kolektora. Ten prąd „podkrada” prąd bazy tranzystora T₁ i tym samym zmniejsza jego prąd kolektora oraz emitera. Do obciążenia płynie więc mniej prądu i to tym mniej, im więcej tego prądu próbuje płynąć. Mamy więc sytuację typu „im bardziej Puchatek zaglądał do środka, tym bardziej Prosiaczka tam nie było” - i o to właśnie chodzi!
Warto tu zauważyć, że tranzystor T₂ może mieć o wiele mniejszą moc dopuszczalną, niż tranzystor T₁.

Obliczenie potrzebnej wartości opornika R_S jest bardzo łatwe:

$R_S=\frac{ok.0,6V}{I_{O\left(MAX\right)}}$

Należy jednak zaznaczyć, że tego typu zabezpieczenie jest dosyć „miękkie”, a wartość 0,6 V – umowna. Złącze baza – emiter tranzystora nie zaczyna przewodzić dokładnie przy 0,6 V i nie jest to wartość progowa (stąd „około” w pokazanej wyżej zależności).

Przedstawione zabezpieczenie ma jeszcze jedną wadę: w zakresie normalnej pracy stabilizatora rezystancja rezystora R_S dodaje się do jego rezystancji wyjściowej i ją zwiększa. Nie jest to na ogół znaczący problem w przypadku stabilizatora ze wzmacniaczem błędu i sprzężeniem zwrotnym (zwłaszcza wtedy, kiedy wzmocnienie w pętli sprzężenia zwrotnego na sporą wartość), jednak w najprostszym stabilizatorze z wtórnikiem emiterowym takie zwiększenie rezystancji wyjściowej może być nie do zaakceptowania.