Защита электронных устройств от перенапряжения в стационарных условиях их подключают к сети переменного тока через стабилизированные источники питания, которые обеспечивают нужное напряжение и ток. Одной из неприятных особенностей, возникающих порой при использовании таких источников питания (особенно самодельных) — это пробой выходного регулирующего транзистора.
В результате напряжение на электронном устройстве повышается примерно до 20В и более. Многие конструкции способны выдержать такое повышение напряжения питания только в течение очень короткого периода времени. Вот только поэтому в источники питания вводят обычно защиту от повышения напряжения на выходе стабилизатора. Если в аппаратуре нет такой защиты, то ее несложно сделать. Схема узла защиты, которая может быть размещена даже вне источника питания, представлена на рисунке.
Подключается такая защита на выход стабилизатора. Транзисторы VT1 и VT2 образуют дифференциальный каскад. Напряжение на базе транзистора VT1 стабилизировано стабилитроном VD1, а на базе транзистора изменяется пропорционально напряжению питания. Регулировкой переменного резистора R6 на базе транзистора VT2 устанавливают такое напряжение, при котором он закрыт, если напряжение не превышает максимально допустимое. Транзистор VT1 при этом открыт и на его коллекторе будет небольшое напряжение (примерно 7,5В). Исполнительный каскад на транзисторе VT3 будет при этом обесточен, так как он подключен к коллектору транзистора VT1 через стабилитрон VD5 и диоды VD2—VD4.
Как только напряжение питания превысит определенное значение, транзистор VT2 откроется, a VT1 закроется. Напряжение на коллекторе последнего возрастет до напряжения источника питания, транзистор VT3 откроется, реле К1 сработает и отключит источник питания от сети. Настраиваем устройство защиты таким образом. Движок переменного резистора R6 устанавливают в нижнее по схеме положение временно отключаем стабилитрон VD5 от базовой цепи транзистора VT3 и подключают его к вольтметру постоянного тока. На устройство подаем напряжение, при котором должна срабатывать защита (в соответствии с техническими характеристиками аппаратуры — обычно 13,6В, но может и выше или ниже). Вращая движок резистора R6, находим такое положение, при котором вольтметр скачком изменит свои показания с 0В примерно до 2В (может быть и большее значение — это не существенно).
Если не удается установить нулевые показания вольтметра, то надо включить последовательно с стабилитроном еще один кремниевый диод. Можно заменить стабилитрон на другой, имеющий более высокое напряжение стабилизации. Общее требование такое, сумма падения напряжения на стабилитроне и диодах (примерно по 0,7В на каждом) должна быть немного выше, чем на коллекторе открытого транзистора VT1.
Настроив этот узел, восстанавливаем соединение стабилитрона VD5 с базовой цепью транзистора VT3, и проверяем работу устройства в целом. Резистор R7 ограничивает ток через открытый транзистор VT3. Его номинал зависит от сопротивления обмотки реле К1 и допустимого тока коллектора этого транзистора. Реле К1 должно иметь контакты, которые рассчитаны на напряжение сети.
Немного о компонентах, используемых в защитном устройстве. Напряжение стабилизации стабилитрона VD1 — 6,8В, а стабилитрона VD5 — 5,6В. Диоды VD2—VD4 — кремниевые маломощные (КД503 и т.п.). Транзисторы VT1— VT3 — кремниевые малой мощности с максимальным допустимым напряжением на коллекторе не ниже 20В. Для повышения надежности устройства параллельно реле целесообразно включить защитный диод с максимальным обратным напряжением не менее 120В или более.