Site Loader

Содержание

Блок питания с гасящим конденсатором. Бестрансформаторный блок питания

Устройства на микроконтроллерах требуют для своей работы постоянного стабилизированного напряжения величиной 3.3 — 5 Вольт. Как правило, такое напряжение получают из переменного сетевого напряжения с помощью трансформаторного источника питания и в простейшем случае он представляет собой следующую схему.

Понижающий трансформатор, диодный мост, сглаживающий конденсатор и линейный/импульсный стабилизатор. Дополнительно такой источник может содержать в себе предохранитель, цепи фильтрации, схему плавного включения, схему защиты от перегрузки и т.д.
Данный источник питания (при соответствующем выборе компонентов) позволяет получать большие токи и имеет гальваническую развязку от сети переменного тока, что немаловажно для безопасной работы с устройством. Однако, такой источник может иметь большие габариты, благодаря трансформатору и фильтрующим конденсаторам.
В некоторых устройствах на микроконтроллерах гальванической развязки от сети не требуется.

Например, если устройство представляет собой герметичный блок, с которым конечный пользователь никак не контактирует. В этом случае, если схема потребляет относительно невысокий ток (десятки миллиампер), ее можно запитать от сети 220 В с помощью бестрансформаторного источника питания.
В этой статье мы рассмотрим принцип работы такого источника питания, последовательность его расчета и практический пример использования.


Принцип работы бестрансформаторного источника питания

Резистор R1 разряжает конденсатор C1, когда схема отключена от сети. Это нужно для того, чтобы источник питания не ударил тебя током при прикосновении к входным контактам.

При подключении источника питания к сети, разряженный конденсатор C1 представляет из себя, грубо говоря, проводник и через стабилитрон VD1 кратковременно протекает огромный ток, способный вывести его из строя. Резистор R2 ограничивает бросок тока в момент включения устройства.



«Бросок тока» в начальный момент включения схемы. Синим цветом нарисовано сетевое напряжение, красным ток потребляемый источником питания. Для наглядности график тока увеличен в несколько раз.

Если ты подключишь схему к сети в момент перехода напряжения через ноль, броска тока не будет. Но какова вероятность, что у тебя это получится?

Любой конденсатор оказывает сопротивление протеканию переменного тока. (По постоянному току конденсатор представляет собой обрыв.) Величина этого сопротивления зависит от частоты входного напряжения и емкости конденсатора и может быть вычислена по формуле. Конденсатор С1 выполняет роль балластного сопротивления, на котором будет падать большая часть входного напряжения сети.

У тебя может возникнуть резонный вопрос: а почему нельзя поставить вместо C1 обычный резистор? Можно, но на нем будет рассеиваться мощность, в результате чего он будет греться. С конденсатором этого не происходит — активная мощность выделяемая на нем за один период сетевого напряжения равна нулю. В расчетах мы коснемся этого момента.

Итак, на конденсаторе C1 упадет часть входного напряжения. (Падение напряжения на резисторе R2 можно не учитывать, так как он имеет маленькое сопротивление.) Оставшееся напряжение окажется приложенным к стабилитрону VD1.
В положительный полупериод входное напряжение будет ограничиваться стабилитроном на уровне его номинального напряжения стабилизации. В отрицательный полупериод входное напряжение будет прикладываться к стабилитрону в прямом направлении и на стабилитроне будет напряжение примерно минус 0.7 Вольт.


Естественно такое пульсирующее напряжение не годится для запитывания микроконтроллера, поэтому после стабилитрона стоит цепочка из полупроводникового диода VD2 и электролитического конденсатора C2. Когда напряжение на стабилитроне положительное, через диод VD2 протекает ток. В этот момент заряжается конденсатор C2 и запитывается нагрузка. Когда напряжение на стабилитроне падает, диод VD2 запирается и конденсатор C2 отдает запасенную энергию в нагрузку.
Напряжение на конденсаторе C2 будет колебаться (пульсировать). В положительный полупериод сетевого напряжения оно будет расти до значения Uст минус напряжение на VD2, в отрицательный полупериод падать вследствие разряда на нагрузку. Амплитуда колебаний напряжения на C2 будет зависеть от его емкости и тока потребляемого нагрузкой. Чем больше емкость конденсатора C2 и чем меньше ток нагрузки, тем меньшей величины будут эти пульсации.

Если ток нагрузки и пульсации небольшие, то после конденсатора C2 уже можно ставить нагрузку, но для устройств на микроконтроллерах лучше все-таки использовать схему со стабилизатором. Если мы правильно рассчитаем номиналы всех компонентов, то на выходе стабилизатора получим постоянное напряжение.
Схему можно улучшить, добавив в нее диодный мост. Тогда источник питания будет использовать оба полупериода входного напряжения – и положительный, и отрицательный. Это позволит при меньшей емкости конденсатора C2 получить лучшие параметры по пульсациям. Диод между стабилитроном и конденсатором из этой схеме можно исключить.


Продолжение следует…

Многие радиолюбители не считают блоки питания без трансформаторов. Но несмотря на это, они используются довольно активно. В частности, в охранных устройствах, в схемах радиоуправления люстрой, нагрузками и во многих других устройствах. В данном видеоуроке рассмотрим простую конструкцию такого выпрямителя на на 5 вольт, 40-50 мА. Однако можно изменить схему и получить практически любое напряжение.

Бестрансформаторные источники также применяются в качестве зарядных устройств и используются в запитке светодиодных светильников и в китайский фонариках.

Для радиолюбителей есть всё в этом китайском магазине .

Анализ схемы.

Рассмотрим простую схему бестрансформаторного . Напряжение от сети 220 вольт через ограничительный резистор, который одновременно выступает как предохранитель, идет на гасящий конденсатор. На выходе также сетевое напряжение, но ток многократно понижен.

Схема бестрансформаторного выпрямителя

Далее на двухполупериодный диодный выпрямитель, на его выходе получаем постоянный ток, который стабилизируется посредством стабилизатора VD5 и сглаживается конденсатором.

В нашем случае конденсатор 25 В, 100 мкФ, электролитический. Ещё один небольшой конденсатор установлен параллельно питанию.

Дальше оно поступает на линейный стабилизатор напряжения. В данном случае использован линейный стабилизатор 7808. В схеме есть небольшая опечатка, выходное напряжение на самом деле приблизительно 8 В. Для чего в схеме линейный стабилизатор, стабилитрон? На линейные стабилизаторы напряжения в большинстве случаев не допускается подавать на вход напряжение выше 30 В. Поэтому в цепи нужен стабилитрон. Номинал выходного тока определяется в большей степени ёмкостью гасящего конденсатора. В данном варианте он с ёмкостью 0, 33 мкФ, с расчётным напряжением 400 В. Параллельно конденсатору установлен рарзряжающий резистор с сопротивлением 1 МОм. Номинал всех резисторов может быть 0, 25 или 0, 5 Вт. Данный резистор для того, чтобы после выключения схемы из сети конденсатор не держал остаточного напряжения, то есть разряжался.

Диодный мост можно собрать из четырех выпрямителей на 1 А. Обратное напряжение диодов должно быть не менее 400 В. Можно применить также готовые диодные сборки типа КЦ405. В справочнике нужно посмотреть допустимое обратное напряжение через диодный мост. Стабилитрон желательно на 1 Вт. Напряжение стабилизации этого стабилитрона должно быть от 6 до 30 В, не больше. Ток на выходе схемы зависит от номинала данного конденсатора. При ёмкости в 1 мкФ ток будет в районе 70 мА. Не следует увеличивать ёмкость конденсатора больше 0, 5 мкФ, поскольку довольно большой ток, конечно же, спалит стабилитрон. Данная схема хороша тем, что она малогабаритна, можно собрать из подручных средств. Но недостатком является то, что она не имеет гальванической развязки с сетью. Если вы собираетесь её применять, то обязательно в закрытом корпусе, чтобы не дотрагиваться до высоковольтных частей схемы. И, конечно же, не стоит связывать с этой схемой большие надежды, поскольку выходной ток схемы небольшой. То есть, хватит на запитку маломощный устройств, током до 50 мА. В частности, запитки светодиодов и постройки светодиодных светильников и ночников.

Первый запуск обязательно делать последовательно соединённой лампочкой.

В данном варианте присутствует резистор на 300 Ом, который в случае чего выйдет из строя. У нас на плате уже нет данного резистора, поэтому добавили лампочку, которая будет чуть-чуть гореть во время работы нашей схемы. Для того, чтобы проверить выходное напряжение, будем использовать самый обыкновенный мультиметр, измеритель постоянный 20 В. Подключаем схему в сеть 220 В. Поскольку у нас есть защитная лампочка, она спасёт ситуацию, если будут какие-то проблемы в схеме. Соблюдайте предельную осторожность во время работы с высоким напряжением, поскольку всё-таки на схему поступает 220 В.

Заключение.

На выходе 4,94, то есть почти 5 В. При токе не более 40-50 мА. Отличный вариант для маломощных светодиодов. Можно запитать от данной схемы светодиодные линейки, только при этом заменить стабилизатор на 12-вольтовый, к примеру, 7812. В принципе, можно на выходе получить любое напряжение в пределах разумного. На этом всё. Не забывайте подписаться на канал и оставлять свои отзывы про дальнейшие видеоролики.

Внимание! Когда собран блок питания, важно разместить сборку в пластиковый корпус либо тщательно изолировать все контакты и провода для исключения случайного прикосновения к ним, так как схема подключена к сети 220 вольт и это повышает вероятность удара током! Соблюдайте осторожность и ТБ!

Для любых радиоэлектронных схем требуются источники питания . И если одно устройство может работать непосредственно от сети то для других необходимы другие напряжения: для цифровых микросхем как правило +5V (для ТТЛ логики) или +7..9V (для КМОП технологий).
Кстати, что это такое: ТТЛ и КМОП можно почитать
Для различных игрушек требуется обычно +5…12V. для питания светодиодов +3..+5V, для усилителей вообще многообразно..

В общем так или иначе возникает вопрос о изготовлении источника питания , причем не просто источника а такого чтобы он отвечал соответствующим требованиям: необходимые напряжение и ток на выходе, наличие защиты и так далее.

Источникам питания у нас посвящен отдельная категория, которая так и называется Источники питания (материалы в категории), здесь-же мы рассмотрим самый простейший вариант бестрансформаторного источника питания для простых изделий, который можно изготовить буквально за пару минут. Вот его схема:

Конечно мощность такого источника невелика и его можно использовать лишь для самых простых схем, но самое главное то что он стабилизированный.

Именно «+», микросхемы для отрицательного напряжения имеют маркировку 79XX.

На схеме указанной выше выходное напряжение составляет +5V (по типу примененной КРЕНки), но при необходимости его можно и изменить установив другую микросхему.
Только вот при этом потребуется обратить внимание и на стабилитрон на входе: его нужно выбирать таким чтобы напряжение на входе и выходе КРЕН имело разницу минимум в 2V.

Ну это еще не все: даже используя микросхему со стандартным выходным напряжением все равно при необходимости можно напряжение на выходе немного изменять (например получить 7,5V или 6,5). Для этого к микросхеме необходимо добавить дополнительный цепи из диодов или стабилитронов и как это сделать можно почитать .

Даже такой простой источник питания можно немного «умощнить», то есть добиться более высокого тока в нагрузке. Но тогда потребуется введение дополнительных балластных резисторов на входе. Так, к примеру, вот схема бестрансформаторного источника питания с выходным напряжением +12V


Блок питания с гасящим конденсатором « схемопедия


Использование конденсаторов для понижения напряжения, подаваемого в нагрузку от осветительной сети, имеет давнюю историю. В 50-е годы радиолюбители широк применяли в бестрансформаторных источниках питания радиоприемников конденсаторы, которые включали последовательно в цепь нитей накала радиоламп. Это позволяло устранить гасящий резистор, являющийся источником тепла и нагрева всей конструкции. В последнее время заметен возврат интереса к источникам питания с гасящим конденсатором. Присущий всем без исключения подобным устройствам недостаток – повышенная опасность из-за гальванической связи выхода с электрической сетью – ясно осознается, но допускается в расчете на грамотность и аккуратность пользователя. Однако эти сдерживающие факторы недостаточны, чтобы уберечь от беды, отчего бестрансформаторные устройства могут иметь лишь весьма ограниченное применение.

Здесь может представлять компромисный вариант источника, обеспечивающего электробезопасность, с гасящим конденсатором и простым, доступным начинающему радиолюбителю трансформатором. Таким трансформатор получится, если напряжение на его первичноу обмотке ограничить значением около 30 В. Для этого достаточно 600…650 витков сравнительно толстого, удобного при намотке провода; ради упрощения, можно для обеих обьоток использовать один и тот же провод. Излишек напряжения здесь примет на себя конденсатор, включенный последовательно с первичной обмоткой (конденсатор должен быть рассчитан на номинальное напряжение не менее 400 В). По такому принципу можно организовать питание низковольтных нагрузок с током в первичной цепи (с учетом небольшого коэффициента трансформации) до 0,5 А.

На рисунке представлена схема подобного устройства, подходящего для работы с гирляндой из светодиодов настольной мини-елочки или для аудио-плейера.

Включение светодоидов (8…10 штук) производится параллельно; при этом устраняется обычная путаница проводов, их легче сделать незаметнымы в “хвое” ствола и веточек. Трансформатор можно собрать на магнитопроводе Ш12х16. Для намотки подойдет провод ПЭВ-1 d=0,16 мм; число витков первичной и вторичной обмоток – 600 и 120…140 соответственно. Изготовить такой трансформатор труда не составляет.

Электрическую прочность не менее 2 кВ обеспечит изоляционная прокладка между обмотками из лавсановой пленки толщиной 0,1 мм или конденсаторной бумаги. Для того, чтобы устройство не вышло из строя при отключении нагрузки, к выходу моста VD1 – VD4 следует подключить стабилитрон Д815Г. В нормальном режиме он не работает, поскольку имеет минимальное напряжение стабилизации выше рабочего на выходе моста. Предохранитель FU1 защищает трансформатор и стабилизатор при пробое конденсатора С1. Для ограничения тока при подключении блока питания к сети последовательно с С1 необходимо включить резистор сопротивлением несколько сотен Ом, а для расрядки конденсатора после отключения – параллельно ему резистор несколько сотен кОм. В цепи последовательно соединенных емкостного (конденсатор С1) и индуктивного сопротивлений (трансформатор Т1) может возникать резонанс напряжения. Об этом следует помнить при конструировании подобных источников питания.

Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором

РАСЧЕТ СЕТЕВОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ С ГАСЯЩИМ КОНДЕНСАТОРОМ

С. БИРЮКОВ, г. Москва

Методика расчета бестрансформаторных источников питания с га­сящим конденсатором, предложенная М. Дорофеевым («Бестранс­форматорный с гасящим конденсатором» в «Радио», 1995, Ns 1), во-первых, весьма сложна, неудобна для проектирования блока пита­ния с выходным напряжением менее 20 В, а во-вторых, она не во всем безошибочна. Автор помещенной ниже статьи предлагает аль­тернативную методику, обеспечивающую высокую точность расче­та, проверенную многолетней практикой.



Для малых значешй выходного на­пряжения

В таком источнике питания к сети пе­ременного напряжения подключены по­следовательно соединенные конденса­тор и нагрузка. Рассмотрим вначале ра­боту источника с чисто резистивной на­грузкой (рис.1,а).

Из курса электротехники известно, что полное сопротивление последова­тельно включенных конденсатора С1 и резистора Рн равно:

где Xc1=1/2n*f*C1 — емкостное сопротив­ление конденсатора на частоте f. Поэто-

Рис.1

му эффективный переменный ток в цепи Iэфф=Uс/Z (Uc — напряжение питающей се­ти). Нагрузочный ток связан с емкостью конденсатора, выходным напряжением источника и напряжением сети следую

Для малых значений выходного на­пряжения

Iэфф=2л*f*С1*Uс.

В качестве примера, полезного в практике, проведем расчет гасящего кон­денсатора для включения в сеть 220 В паяльника на 127 В мощностью 40 Вт. Не­обходимое эффективное значение тока нагрузки Iэфф=40/127=0,315 А. Расчетная емкость гасящего конденсатора

Для работы нагревательных приборов важно значение именно эффективного то­ка. Однако, если нагрузкой является, на­пример, аккумуляторная батарея, вклю­ченная в диагональ выпрямительного мос­та (рис. 1 ,б), заряжать ее будет уже сред-невыпрямленный (пульсирующий) ток, численное значение которого меньше Iэфф:

                                               (1)

В радиолюбительской практике часто используют источник, в котором гасящий конденсатор включен в сеть последова­тельно с диодным мостом, а нагрузка, за-шунтированная другим конденсатором, питается от выходной диагонали моста (рис. 2). В этом случае цепь становится резко нелинейной и форма тока, протека­ющего через мост и гасящий конденса­тор, будет отличаться от синусоидаль­ной. Из-за этого представленный выше расчет оказывается неверным.

Каковы процессы, происходящие в ис­точнике со сглаживающим конденсато­ром С2 емкостью, достаточной для того, чтобы считать пульсации выходного на­пряжения пренебрежимо малыми? Для гасящего конденсатора С1 диодный мост (вместе с С2 и Rн) в установившемся ре­жиме представляет собой некий эквива­лент симметричного стабилитрона. При напряжении на этом эквиваленте, мень­шем некоторого значения (оно практиче­ски равно напряжению Uвых на конденса­торе С2), мост закрыт и тока не прово­дит, при большем — через открытый мост течет ток, не давая увеличиваться на­пряжению на входе моста.

Рассмотрение начнем с момента ti, когда напряжение сети максимально (рис. 3). Конденсатор С1 заряжен до амп­литудного напряжения сети Uс.амп за вы­четом напряжения на диодном мосте uм, примерно равного Uвых. Ток через кон­денсатор С1 и закрытый мост равен ну­лю. Напряжение в сети уменьшается по косинусоидальному закону (график 1), на мосте также уменьшается (график 2), а напряжение на конденсаторе С1 не меня­ется.

Рис. 2

Ток конденсатора останется нулевым до тех пор, пока напряжение на диодном мосте, сменив знак на противоположный, не достигнет значения -Uвых (момент t2). В этот момент появится скачком ток lei через конденсатор С1 и мост. Начиная с момента t2, напряжение на мосте не ме­няется, а ток определяется скоростью изменения напряжения сети и, следова­тельно, будет точно таким же, как если бы к сети был подключен только конден­сатор С1 (график 3).

Когда напряжение сети достигнет от­рицательного амплитудного значения (момент t3), ток через конденсатор С1 снова станет равным нулю. Далее про­цесс повторяется каждый полупериод.

Ток через мост протекает лишь в ин­тервале времени от t2 до t3, его среднее значение может быть рассчитано как площадь заштрихованной части синусои­ды на графике 3. 1/2, т. е. при токе нагрузки, равном нулю (при случайном отключении нагрузки, скажем, из-за ненадежного контакта), выходное напряжение источ­ника становится равным амплитудному напряжению сети. Это означает, что все элементы источника должны выдержи­вать такое напряжение. При уменьшении тока нагрузки, например, на 10%, выход­ное напряжение увеличится так, чтобы выражение в скобках также уменьши­лось на 10%, т. е. примерно на 30 В (при Uвых=10 В). Вывод — включение стабили­трона параллельно нагрузке Rн (как по­казано штриховыми линиями на рис. 2) практически обязательно.

Для однополупериодного выпрямите­ля (рис. 4) ток рассчитывают по следую­щей формуле:

Естественно, при малых значениях выходного напряжения ток нагрузки бу­дет вдвое меньше, чем для двуполупери-одного выпрямителя, а выходное напря­жение при нулевом токе нагрузки — вдвое больше — ведь это выпрямитель с удвое­нием напряжения!

Порядок расчета источников по схеме на рис. 2 следующий. Вначале задаются выходным напряжением Uвых, максималь­ным Iн max и минимальным Iнmin значения-ми тока нагрузки, максимальным Uc max и минимальным Uc min значениями напря­жения сети. Выше уже было указано, что при меняющемся токе нагрузки обязате­лен стабилитрон, включенный парал­лельно нагрузке Rн. Как его выбирать? При минимальном напряжении сети и максимальном токе нагрузки через ста­билитрон должен протекать ток не менее допустимого минимального тока стабили­зации 1ст min. Можно задаться значением в пределах 3…5 мА. Теперь определяют емкость гасящего конденсатора С1 для двуполупериодного выпрямителя:

С1 =3,5(Iст min+lн max)/(Uc min-0,7Uвыx). (3)

Формула получена из (2) подстанов­кой соответствующих значений. Ток в ней — в миллиамперах, напряжение — в воль­тах; емкость получится в микрофарадах. Результат расчета округляют до ближай­шего большего номинала; можно исполь­зовать батарею из нескольких конденса­торов, включенных параллельно.

Далее рассчитывают максимальный ток через стабилитрон при максималь­ном напряжении сети и минимальном по­требляемом от источника токе:

Iст max=(Uc mах-0,7Uвых)С1/3,5-Iн min    (4)

При отсутствии стабилитрона на не­обходимое напряжение Uвых, допускаю­щего рассчитанный максимальный ток стабилизации, можно соединить несколь­ко стабилитронов на меньшее напряже­ние последовательно или применить ана­лог мощного стабилитрона [1].

Подставлять в формулу (4) минималь­ный ток нагрузки Iн mm следует лишь тог­да, когда этот ток длителен — единицы секунд и более. При кратковременном минимальном токе нагрузки (доли секун­ды) его надо заменить средним (по вре­мени) током нагрузки. Если стабилитрон допускает ток, больший рассчитанного по формуле (4), целесообразно использо­вать гасящий конденсатор несколько большей емкости для уменьшения требо­ваний к точности его подборки.

При однополупериодной схеме вы­прямления (рис. 4) емкость гасящего кон­денсатора и максимальный ток через стабилитрон рассчитывают по форму­лам:

Новости — Специальная серия пленочных конденсаторов X2 от TDK-EPCOS

Специальная серия пленочных конденсаторов X2 от TDK-EPCOS для источников питания с гасящим конденсатором (конденсаторное питание)

 

Компания TDK-EPCOS представляет новую серию пленочных конденсаторов B32922H/J … B32926H/J из полипропиленовой пленки.

Данные конденсаторы предназначены для последовательного включения в линию и использования в качестве «гасящих конденсаторов» в бестрансформаторных источниках питания.

 

Структурная схема конденсаторного источника питания

 

Сетевой источник питания с гасящим конденсатором (конденсаторное питание) в первом приближении представляет собой делитель напряжения, у которого верхнее плечо — конденсатор, а нижнее — нелинейная цепь, состоящая из выпрямительных диодов, сглаживающего конденсатора и стабилитрона, предназначенного для стабилизации выходного напряжения источника. Такие источники имеют простую схемотехнику, малые габариты и массу, являются привлекательным решением вопросов питания многих электронных устройств, но их применение не всегда допустимо из-за отсутствия гальванической развязки.

Данная схема питания применяется для широкого спектра электронных устройств, в частности она используется в счетчиках электроэнергии. Счетчики электроэнергии обычно находятся вне помещений и поэтому могут подвергаться воздействию суровых климатических условий (высокому уровню влажности и повышенной температуре, которые могут претерпевать многократные флуктуации в течение всего срока службы устройства). Таким образом, для элементной базы, используемой в таких устройствах, требуются компоненты с высокой надежностью, стабильностью основных параметров и длительным сроком службы.

Одним из ключевых компонентов счетчиков электроэнергии является металлизированный пленочный конденсатор, который используется в качестве «гасящего конденсатора» в узле питания. В суровых климатических условиях стабильность емкости данного конденсатора играет очень важную роль для обеспечения долговременной работы счетчика электроэнергии.

 

Основные параметры конденсаторов серии B32922H/J … B32926H/J:

Параметр   Значение
Номинальное напряжение AC, В   305
Максимальное напряжение DC, В  630
Номинальная емкость, мкФ  0. 1 — 15
Рабочая температура, °C  -40 … +110
Стабильность емкости ΔC/C, %  ≤ 10
 

 

Испытания на стабильность емкости:

Тест №1 Тест №2
Температура:  85 ±2 °C
Относительная влажность:  85 ±2 %
Длительность теста:  1000 часов
Напряжение:  240 В, 50 Гц
Температура:  60 ±2 °C
Относительная влажность:  95 ±2 %
Длительность теста:   1000 часов
Напряжение:   240 В, 50 Гц

 

Обзор доступных типов:

Длина выводов: 15 мм 22,5 мм 27,5 мм 37,5 мм
Емкость, мкФ B32922 H/J B32923 H/J B32924 H/J B32926 H/J
0,1        
0,15        
0,2        
0,22        
0,33        
0,41        
0,47        
0,56        
0,68        
0,82        
1,0        
1,5        
2,2        
3,3        
4,7        
6,8        
8,2        
10        
15        

 

Основные преимущества:

  • Могут работать при высокой влажности окружающей среды
  • Сохраняют высокую стабильность емкости при жестких режимах эксплуатации
  • Имеют значительно меньшие габариты по сравнению с другими решениями при той же надежности

 

Основные применения:

  • Конденсаторное питание (бестрансформаторные источники питания)
  • Счетчики электроэнергии
  • Последовательное подключение к линии
  • Класс подавления помех X2

 

 

Заказать образцы и получить более подробную информацию по продукции TDK-EPCOS вы можете, обратившись:

E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Телефон: (343) 372-92-30 доб. 480

 

 

 

Интересное в сети ;)): Маломощный бестрансформаторный блок питания

Многие радиолюбители в своих конструкциях используют бестрансформаторное питание. Такие источники питания хоть и имеют гальваническую связь с сетью 220В, но очень востребованы из-за своей простоты и малых габаритов.

Бестрансформаторный источник питания в общем случае представляет собой симбиоз выпрямителя и параметрического стабилизатора. Используется вся амплитуда сетевого напряжения, а его избыток гасится на постоянном резисторе (избыток преобразуется в тепло). Однако, из-за большого тепловыделения такая схема практически не используется, а используется схема с гасящим конденсатором (реактивное сопротивление).

Т.к. современные интегральные стабилизаторы серии 78хх достаточно малы и дешевы, то построить стабилизированный малогабаритный бестрансформаторный источник питания малой мощности не составляет особых проблем.

Пример схемы такого источника питания приведен на рисунке ниже.

Для расчета этого источника питания потребуются следующие формулы:

  Rc1 = 1/2(pi*F*C)

  Iвых = Uсети / Rc1

Такую схему можно назвать оптимальным решением лишь с точки зрения предельной простоты.

Существуют также ключевая бестрансформаторная схема. Такая схема использует лишь часть сетевой синусоиды. При переходе синусоиды через ноль ключевой элемент открывается и остается в таком состоянии до некоторого значения напряжения, по достижению которого закрывается. Таким образом ключевой элемент обрезает сетевые полуволны на некотором значении. Затем это пульсирующее напряжение как обычно сглаживается конденсаторным фильтром и стабилизируется интегральным стабилизатором. Пример схемы приведен ниже.

Кратко рассмотрим принцип действия схемы. Сетевое напряжение проходя через диодный мост на VD1 — VD4 преобразуется в пульсирующее амплитудой около 300В. Транзистор VT1 — компаратор, VT2 — ключ. Резисторы R1, R2 образуют делитель напряжения для VT1. Подстройкой R2 можно установить напряжение срабатывания компаратора. Пока напряжение на выходе диодного моста не достигнет установленного порога транзистор VT1 закрыт, на затворе VT2 присутствует отпирающее напряжение и он открыт. Через ключ VT2 и диод заряжается конденсатор C1. При достижении установленного порога срабатывания транзистор VT1 откроется и зашунтирует затвор VT2. Ключ закрывается и откроется только когда напряжение на выходе моста снова станет меньше порога срабатывания компаратора. Таким образом на С1 будет накоплено напряжение которое стабилизируется интегральным стабилизатором.

При приведенных на схеме номиналах источник питания обеспечивает напряжение на выходе 5В при токе до 100мА. Настройка заключается в установке порога срабатывания VT1 при 15 — 18В.
Аналоги: IRF730 — КП752А, IRF720, BUZ60, MTP3N40, MTP5N40, VN4000D; 2N6517 — КТ504А. 

Russian HamRadio — Импульсный стабилизатор конденсаторного блока питания.

Применения импульсных стабилизаторов выходного напряжения в бестрансформаторных блоках питания с балластным конденсатором вызывает некоторые трудности поэтому и хочу поделится своим опытом в этом вопросе

. Один из наиболее серьезных недостатков бестрансформаторных источников питания с гасящим конденсатором, например, описанных в [1, 2], заключается в том, что их нельзя включать в сеть без нагрузки или с нагрузкой недостаточной мощности.

Устраняют его включением стабилизатора на стабилитроне параллельно выходу выпрямительного моста [3]. Но при этом сам стабилитрон может потреблять ток, значение которого соизмеримо с током нагрузки, если учесть влияние разброса емкости гасящего конденсатора, напряжения стабилизации стабилитрона и колебания в сторону увеличения напряжения сети. На стабилитроне рассеивается значительная мощность, поэтому его приходится ставить на теплоотвод [2].

Основная идея усовершенствования бестрансформаторного блока питания с гасящим конденсатором заключается в введении в него импульсного регулирующего элемента, например, как это сделано в [4], для уменьшения рассеиваемой на стабилизаторе мощности.

Рис.1.

В предлагаемом стабилизированном источнике питания с регулируемым выходным напряжением {см. рис.1) параллельно выходу диодного моста VD1 включен аналог неуправляемого четырехслойного диода (динистора) [5], выполненный на комплиментарной паре транзисторов КТ502А, КТ503А. Для обеспечения стабильного порога включения аналога динистора подключен стабилитрон VD2 последовательно с эмиттерным переходом транзистора VT1.

При увеличении выходного напряжения диодного моста конденсатор С2 начинает заряжаться. Когда напряжение достигнет некоторого значения

зависящего от положения движка переменного резистора R6, включится стабилитрон VD2 и откроется сначала транзистор VT1, а затем и VT2. Из-за глубокой положительной обратной связи транзисторы открываются лавинообразно и шунтируют выход моста, что приводит к скачкообразному уменьшению напряжения на нем практически до нуля. Диод VD3 закрывается, а конденсатор С2 подпитывает нагрузку. Когда напряжение на выходе моста уменьшится до нуля, транзисторный аналог динистора выключается, начинается зарядка конденсатора С2. Процесс повторяется. Суммарное напряжение насыщения между эмиттерами транзисторов (падение напряжения на аналоге динистора) около 0,7 В.

В зависимости от сопротивления нагрузки включение аналога динистора происходит в разные моменты полупериодов сетевого напряжения. В режиме холостого хода на выходе диодного моста — короткие импульсы, следующие с наибольшей скважностью. При подключении нагрузки скважность уменьшается: уменьшается время открытого состояния транзисторов, что приводит к увеличению длительности импульса напряжения, поступающего через разделительный диод VD3 на конденсатор С2

.

Процесс стабилизации напряжения очень похож на функционирование известного радиолюбителям стабилизатора напряжения с широтно-импульсным регулированием. Частота следования импульсов равна частоте пульсаций на конденсаторе С2. Разделительный диод VD3 предотвращает разрядку конденсатора С2 через открытые транзисторы.

Амплитуда импульса тока через стабилитрон VD2 не превышает 0,5 мА во всех режимах работы, что свидетельствует об экономичности стабилизатора с транзисторным аналогом динистора по сигналу управления. Для сравнения: если применить импульсный элемент —

тринистор, то приборам серий КУ201, КУ202 необходима амплитуда тока включения до 100 мА.

Кроме того, использование параллельного стабилизатора позволяет плавно регулировать выходное стабилизированное напряжение на нагрузке, например, сопротивлением 1 кОм в пределах от 4,7 до 46 В. На холостом ходу — соответственно от 4,84 до 46,06 В. Отличие значений напряжения на нагрузке и на холостом ходу составляет около одного процента. Этого вполне достаточно практически для всех случаев.

Если регулировка выходного напряжения не требуется (необходимо фиксированное значение), резисторы R5 и R6 удаляют, а анод стабилитрона подключают к эмиттеру транзистора VT2. Такой источник питания со стабилитроном Д814Г обеспечивает фиксированное стабилизированное напряжение 9,94В на нагрузке сопротивлением 180 Ом. На холостом ходу выходное напряжение равно 10,09 В . При использовании стабилитрона Д814А Uвых

= 7,67 В на той же нагрузке, а на холостом ходу — 7,8 В. Как видно, разница между напряжениями на нагрузке и на холостом ходу и в этом случае составляет около одного процента.

Повысить выходное напряжение выпрямителя можно использованием в нем более высоковольтного стабилитрона или двух низковольтных, соединенных последовательно. При двух стабилитронах Д814В и Д814Д и емкости конденсатора С1 2 мкФ выходное напряжение на нагрузке сопротивлением 250 Ом может быть 23…24 В.

Приведенные примеры иллюстрируют возможность экспериментальным путем подобрать элементы бестрансформаторного выпрямителя на требуемое стабилизированное выходное напряжение при заданной нагрузке.

Когда требуется наличие общего провода между выходом стабилизированного выпрямителя и сетью, может быть применен известный однополупериодный диодно-конденсаторный выпрямитель. Для этого следует исключить диодный мост VD1, резистор R2 включить последовательно с балластным конденсатором С1, нижний (по схеме) сетевой провод соединить с «минусовым» выходным и между эмиттерами транзисторов подключить выпрямительный диод анодом к эмиттеру транзистора VT2.

Резистор R2 ограничивает входной ток при переходных процессах в момент включения устройства в сеть. Из-за неизбежного «дребезга» контактов сетевой вилки и розетки процесс

включения сопровождается серией кратковременных замыканий и разрывов цепи.

При одном из таких явлений гасящий конденсатор С1 может зарядиться до полного амплитудного значения напряжения сети, т. е. примерно до 300 В. После разрыва и последующего замыкания цепи напряжение на конденсаторе и сетевое могут сложиться и составить в сумме около 600 В. Это — наихудший случай, который необходимо учитывать для обеспечения надежной работы устройства.

Поэтому в устройствах, предложенных для повышения надежности, лучше применить более мощные комплементарные пары транзисторов, например, КТ814А и КТ815А; КТ816А и КТ817А; КТ837А и КТ805А; КТ973А и КТ972А; 2Т505А и 2Т504А и т. д.

Устройство гальванически связано с сетью. Об этом следует помнить и соблюдать осторожность при его конструировании и налаживании.

Н. Цесарук

Литература

:

1. Дорофеев М. Бестрансформаторный с гасящим конденсатором. — Радио, 1995, № 1, с. 41,42; №2, с. 36,37.

2. Хухтиков Н. Зарядное устройство. — Радио, 1993, №5, с. 37.

3. Бирюков С. Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором. — Радио, 1997, №5, с. 48-50.

4. Алексеев С. Симметричные динисторы — в источниках питания. — Радио, 1998, № 10, с. 70,71.

5. Войцеховский Я. Радиоэлектронные игрушки. — М.: Советское радио, 1970, с. 40.

Материал подготовил С. Струганов (UA9XСN).

Каталог радиолюбительских схем. Конденсаторно-стабилитронный выпрямитель.

Каталог радиолюбительских схем. Конденсаторно-стабилитронный выпрямитель.

Конденсаторно-стабилитронный выпрямитель

Бестрансформаторные маломощные сетевые блоки питания с гасящим конденсатором получили широкое распространение в первую очередь благодаря простоте кострукции, несмотря на серьезный недостаток (наличие гальванической связи выхода блока питания с сетью).

В статье предлагается усовершенствовать традиционный мостовой выпрямитель такого блока заменой двух диодов стабилитронвми. Это позволяет уменьшить число полупроводниковых приборов, а также использовать стабилитроны не только для стабилизации напряжения, но и его выпрямления.

Сетевые блоки питания малой мощности с гасящим конденсатором применяются в современной радиоэлектронной радиоаппаратуре [1,2]. Работа узла, содержащего конденсатор, выпрямитель и стабилитрон (КВС) по схеме, рассмотренной на рис.1, подробно рассмотрена в [3]. Блок питания КВС превосходит традиционный трансформаторный и импульсный с бестрансформаторным входомм блоки по простоте конструкции и используемой элементной базы, а также по ремонтнопригодности. И все же, как ни прост блок питания КВС, но и его конструкция нуждается в усовершенствовании, не снижая при этом имеющихся преимуществ. Наоборот, можно дополнительно получить ряд полезных эксплуатационных свойств.

Входная часть блока питания содержит балластный конденсатор C1 и мостовой выпрямитель из диодов VD1, VD2 и стабилитронов VD3, VD4 (рис. 2а). Осциллограмма выходного напряжения диодно-стабилитронного выпрямителя приведена на рис.2б (когда напряжение на выходе превышает превышает напряжение стабилизации стабилитрона; в противном случае он работает как обычный диод). От начала положительного полупериода тока через конденсатор C1 до момента t1 стабилитрон VD3 и диод VD2 открыты, а стабилитрон VD4 и диод VD1 закрыты. В интервале времени t1…t3 стабилитрон VD3 и диод VD2 остаются открытыми, а через открывшийся стабилитрон VD4 проходит импульс тока стабилизации. Напряжение на стабилитроне VD4 равно его напряжению стабилизации Uст.

Импульсный ток стабилизации, являющийся для диодно-стабилитронного выпрямителя сквозным, минует нагрузку, которая подключена к выходу моста. В момент t2 ток стабилизации достигает максимума, а в момент t3 равен нулю. До окончания положительного полупериода остаются открытыми стабилитрон VD3 и диод VD2. В момент t4 завершается положительный и начинается отрицательный полупериод, от начала которого до момента t5 уже стабилитрон VD4 и диод VD1 открыты, а стабилитрон VD3 и диод VD2 закрыты. В интервале времени t5…t7 стабилитрон VD4 и диод VD1 продолжают оставаться открытыми, а через стабилитрон VD3 при напряжении Uст проходит сквозной импульс тока стабилизации, максимальный в момент t6. Начиная от t7 до завершения отрицательного полупериода, остаются открытыми стабилитрон VD4 и диод VD1.

На этом цикл работы диодно-стабилитронного выпрямителя завершается и рассмотренный процесс повторяется в течение следующего электрического периода в сети.

Таким образом, через стабилитроны VD3, VD4 от анода к катоду проходит выпрямленный ток, а в противополжном напрвлении — импульсный ток стабилизации. В интервалы времени t1…t3 и t5…t7 мгновенное значение напряжения стабилизации изменяется не более чем на единицы процентов. Значение переменного тока на входе моста VD1-VD4 в первом приближении равно отношению напряжения сети к емкостному сопротивлению балластного конденсатора C1.

Работа диодно-стабилитронного выпрямителя без балластного элемента (Конденсатора), ограничивающего значение сквозного тока, невозможна. В функциональном отношении они неразделимы и образуют единое целое — конденсаторно-стабилитронный выпрямитель (КСТВ).

Для ограничения броска тока через диоды и стабилитроны моста в момент включения в сеть последовательно с балластным конденсатором следует включить токоограничивающий резистор сопротивлением несколько десятков Ом, а для разрядки конденсатора после отключения от сети параллельно — резистор сопротивлением сотни кОм [3].

Разброс значений Uст однотипных стабилитронов составляет примерно 10%, что приводит к возникновению дополнительной пульсации выходного напряжения с частотой питающей сети. Амплитуда напряжения пульсации пропорциональна различию значений Uст стабилитронов VD3, VD4.

С целью экспериментальной проверки случайным образом выбрана партия из восьми стабилитронов Д814Б, напряжение стабилизации которых приведено в табл. 1.


Таблица 1 

# 1 2 3 4 5 6 7 8
Uст,В 8.5 8.5 8.8 8.8 8.9 9.1 9.1 9.2
Для сборки КВС применен стабилитрон #8, а для сборки КСТВ — пара стабилитронов #6 и #7. В КСТВ можно также использовать пары стабилитронов #1 и #2 или #3 и #4. К выходу КВС и КСТВ подключают оксидный конденсатор фильтра емкостью 2000 мкФ на номинальное напряжение не менее 10В. В результате получаются функционально законченные блоки питания. Для измерения их параметров и снятия внешних характеристик к выходу подключают нагрузочный резистор и измерительные приборы: миллиамперметр и вольтметр.

Результаты эксперимента, приведеные в табл. 2, свидетельствуют о преимуществе КСТВ перед КВС по уровню пульсаций выходного напряжения при соизмеримых значениях тока нагрузки.


Таблица 2 

Блок питания Ток нагрузки, мА Выходное напряжение, В Амплитуда наряжения пульсаций, мВ
КВС (C1=0.5 мкФ) 3
15
30
9.2
9.1
9
70
70
70
КСТВ (C1=0.5 мкФ) 3
15
30
8. 8
8.7
8.5
10
25
40
КВС (C1=1 мкФ) 3
30
60
8.9
8.8
8.6
15(20)
70(150)
100(250)

Причина этого заключена в том, в КСТВ конденсатор фильтра, заряженный до значения напряжения Uст, разряжается в интервале времени t3…t5 только через нагрузку. В КВС конденсатор в этот период разряжается через соединенные параллельно нагрузку и стабилитрон, имеющий малое дифференциальное сопротивление. Снижение амплитуды напряжения пульсаций на выходе КСТВ при уменьшении тока нагрузки положительно влияет на качество работы питаемой аппаратуры. Например, уровень фона питающего напряжения на выходе звуковоспроизводящей аппаратуры снижается в звуковых паузах.

Влияние неравенства значений Uст стабилитронов VD3,VD4 на амплитуду пульсации выходного напряжения иллюстрируют значения в скобках из табл. 2, которые получены в результате замены стабилитрона #7 (VD3) на #1 (см. табл. 1). Так как значения напряжения стабилизации экземпляров стабилитронов отличаются на 0.6 В (около 7% от Uст), амплитуда пульсаций выходного напряжения возросла, однако осталась меньше, чем у КВС при малых токах нагрузки. При максимальном токе в напряжении пульсации наряду с частотой 100 Гц появилась составляющая 50 Гц. По мере уменьшения тока нагрузки амплитуда пульсаций также уменьшается, доля составляющей частотой 50 Гц растет, а частотой 100 Гц — уменьшается. Под нагрузкой не более 10% от номинальной составляющая 100 Гц отсутсвует, частота напряжения пульсации -50 Гц.

По значениям из табл.2 рассчитано внутреннее сопротивление блоков питания: КВС — 7 Ом, КСТВ (C1= 0.5 мкФ) — 10 Ом, КСТВ (C1=1 мкФ) — 5 Ом. Примерно такие же значения внутреннего сопротивления характерны для батареи, составленной из шести свежих гальванических элементов 316 или частично разряженных гальванических элементов большей емкости.

При использовании мощных стабилитронов (Д815А…Д817ГП), имеющих на корпусе шпильку крепления, их можно установить на общий радиатор, если в обозначении их типа присутсвует буква П. В противном случае диоды и стабилитроны необходимо поменять местами.

Гальваническая связь сети с выходом блока питания, а значит, и с питаемой аппаратурой, создает реальную опастность поражения электрическим током. Об этом следует помнить при конструировании и налаживании блоков с конденсаторно-стабилитронным выпрямителем. Предотвращение электротравматизма возможно путем применения двойной изоляции, а также быстродействующего автоматического устройства защитного отключения .

Литература

Сергеев Б. Исследование возможности применения конденсаторных ИВЭП. — Электросвязь, 1994, #6, с.25-27.

Сергеев Б. Предельные возможности применения конденсаторных источников вторичного электропитания. — Электросвязь, 1996, #2, с.38-40.

Бирюков С. Рассчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором. — Радио, 1997, #5, с.48-50.

Водяницкий Ю. Защитит автомат. — Моделист-конструктор, 1994, #10, с.14,15.

Кузнецов А. Устройство защиты от поражения электротоком. — Радио, 1997, #4, с.47-49.





Бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором. Бестрансформаторная мощность. Принцип действия. Часть 1

Для любых электронных схем необходимы источника питания . И если одно устройство может работать напрямую от сети, то для других нужны другие напряжения: для цифровых микросхем, как правило, +5В (для ТТЛ-логики) или +7..9В (для КМОП-технологий).
Кстати что это: TTL и CMOS можно прочитать
Для разных игрушек обычно требуется +5…12В.для питания светодиодов +3..+5В, для усилителей вообще разнообразно..

В общем, так или иначе, встает вопрос о изготовлении источника питания , причем не просто источника, а такого, чтобы он отвечал соответствующим требованиям: необходимое напряжение и ток на выходе, наличие защиты, и скоро.

Источникам питания мы выделили отдельную категорию, которая называется Блоки питания (материалы в категории), здесь мы рассмотрим самый простой вариант Блок питания бестрансформаторный для простых изделий, которые можно изготовить всего за пару минут .Вот его схема:

Конечно, мощность такого источника невелика и его можно использовать только для самых простых схем, но самое главное, что он стабилизирован.

Это «+», микросхемы на отрицательное напряжение имеют маркировку 79ХХ.

На схеме выше выходное напряжение +5В (по типу используемых КЕНЕНКИ), но при необходимости его можно изменить и путем установки другой микросхемы.
Только в этом случае надо будет обратить внимание на стабилитрон на входе: его нужно подобрать так, чтобы напряжение на входе и выходе РКЦ имело минимальную разницу в 2В.

Ну и это еще не все: даже используя микросхему со стандартным выходным напряжением, можно еще немного изменить выходное напряжение при необходимости (например, получить 7,5В или 6,5). Для этого нужно добавить в микросхему дополнительную цепь из диодов или стабилитронов, а как это сделать вы можете прочитать .

Даже такой простой источник питания можно «помощнее подпитать», то есть добиться большего тока в нагрузке. Но тогда потребуется введение дополнительных балластных резисторов на вводе.Так, например, вот схема бестрансформаторного блока питания с выходным напряжением +12В

Когда мы имеем дело с устройствами, работающими от низковольтного источника питания, у нас обычно есть несколько вариантов их питания. Помимо простых, но дорогих и громоздких трансформаторов можно использовать бестрансформаторный блок питания .

Например, можно получить 5 вольт из 220 вольт с помощью гасящего резистора или реактивного сопротивления конденсатора.Однако это решение подходит только для устройств с очень низким потреблением тока. Если нам потребуется больший ток, например, для питания схемы светодиода, то здесь мы столкнемся с пределом производительности.

Если какой-либо прибор потребляет большой ток и принципиально необходимо запитать его от сети 220 вольт, то есть одно оригинальное решение. Он заключается в использовании для питания только части синусоиды во время ее нарастания и спада, т. е. в момент, когда напряжение сети равно или меньше требуемого значения.

Описание работы бестрансформаторного блока питания

Особенность схемы — контроль момента открытия MOSFET транзистора — VT2 (IRF830). Если текущее значение входного сетевого напряжения меньше напряжения стабилизации стабилитрона VD5 за вычетом падения напряжения на резисторе R3, то транзистор VT1 будет закрыт. Благодаря этому через резистор R4 поступает положительное напряжение на транзистор VT2, вследствие чего он находится в открытом состоянии.

Через транзистор VT2 протекает ток и текущее значение сетевого напряжения заряжает конденсатор С2. Конечно, напряжение в сети падает до нуля, поэтому необходимо включить в схему диод VD7, препятствующий разрядке конденсатора обратно в цепь питания.

При превышении входным напряжением сети порогового значения ток, проходящий через стабилитрон VD5, приводит к открытию транзистора VT1. Транзистор шунтирует своим коллектором затвор транзистора VT2, в результате VT2 закрывается.Таким образом, конденсатор С2 заряжается только необходимым напряжением.

Мощный транзистор VT2 открывается только при низком напряжении, так что его общая рассеиваемая мощность в схеме очень мала. Конечно, стабильность блока питания зависит от управляющего напряжения стабилитрона, поэтому, например, если мы хотим запитать схему с микроконтроллером, то выход необходимо дополнить малым.

Резистор

R1 защищает цепь и снижает скачки напряжения при первом использовании.Стабилитрон VD6 ограничивает максимальное напряжение на управляющем электроде транзистора VT2 в районе 15 вольт. Естественно, при переключении транзистора VT2 возникают электромагнитные помехи. Во избежание передачи помех в сеть во входной цепи используется простой LC-фильтр, состоящий из компонентов L1 и C1.

Статьи мы начали знакомиться с искусством оздоровления компьютерных блоков питания. Продолжим это увлекательное дело и внимательно посмотрим на их высоковольтную часть.

Проверка высоковольтной части блока питания

После осмотра платы и восстановления паек следует проверить предохранитель мультиметром (в режиме измерения сопротивления).

Надеюсь, вы хорошо поняли и запомнили меры предосторожности , , изложенные ранее!

Если он перегорает, то обычно это указывает на неисправность в высоковольтной части.

Чаще всего неисправность предохранителя видна (если стеклянная) визуально: внутри он «грязный» («грязь» — испарившаяся свинцовая нить).

Иногда стеклянная трубка разлетается на куски.

В этом случае необходимо проверить (этим же тестером) работоспособность высоковольтных диодов, транзисторов силового ключа и силового транзистора источника резервного напряжения. Силовые транзисторы высоковольтной части обычно располагаются на общем радиаторе.

При перегоревшем предохранителе выводы коллектор-эмиттер часто «звенят» кратковременно, и в этом можно убедиться, не выпаивая транзистор. С полевыми транзисторами дело обстоит несколько сложнее.

Как проверить полевые и биполярные транзисторы можно прочитать и .

Высоковольтная часть находится в той части платы, где находятся высоковольтные конденсаторы (они больше по объему, чем низковольтные). На этих конденсаторах указана их емкость (330 — 820 мкФ) и рабочее напряжение (200 — 400 В).

Возможно, вас не удивит, что рабочее напряжение может быть 200 В. В большинстве схем эти конденсаторы соединены последовательно, так что их суммарное рабочее напряжение будет 400 В.Но есть и схемы с одним конденсатором на рабочее напряжение 400 В (и даже больше).

Часто бывает, что вместе с силовыми элементами выходят из строя электролитические конденсаторы — как низковольтные, так и высоковольтные (высоковольтные — реже).

В большинстве случаев это хорошо видно — вздулись конденсаторы, лопнула их верхняя крышка.

В наиболее тяжелых случаях из них вытекает электролит. Он лопается не просто так, а в местах, где его толщина меньше.

Это сделано специально, чтобы обойтись малой кровью.   Раньше этого не делали, и при взрыве конденсатор разбросал свои внутренности далеко вокруг. А монолитной алюминиевой оболочкой можно было и в лоб попасть.

Все такие конденсаторы необходимо заменить на аналогичные. Следы электролита на плате следует тщательно удалить.

Блок питания Электролитические конденсаторы и ESR

Напоминаем, что в блоках питания используются специальные низковольтные конденсаторы с низким ESR (эквивалентное последовательное сопротивление, ЭПС).

Аналогичные устанавливаются на материнские платы компьютеров.

Узнать их можно по маркировке.

Например, конденсатор CapXon с низким ESR имеет маркировку «LZ». У «обычного» конденсатора букв ЛЗ нет. Каждая компания выпускает большое количество различных типов конденсаторов. Точное значение ESR конкретного типа конденсатора можно узнать на сайте производителя.

Производители блоков питания часто экономят на конденсаторах, ставя обычные с более высоким ЭПС (а они дешевле).Иногда на конденсаторных батареях даже пишут «Low ESR».

Это обман, и такие конденсаторы лучше сразу заменить .

В наиболее сложном режиме конденсаторы фильтра работают на шинах +3,3 В, +5 В, +12 В, так как по ним циркулируют большие токи.

Бывают и «подлые» случаи, когда со временем пересыхают конденсаторы малой емкости в источнике дежурного напряжения. При этом их емкость снижается, а СОЭ растет.

Или емкость немного падает, а ESR сильно растет.Однако внешних изменений формы может и не быть, так как их габариты и вместимость невелики.

Это может привести к изменению значения напряжения резервного источника. Если меньше нормы, то основной инвертор блока питания вообще не включится.

Если оно больше, то компьютер зависнет и «зависнет», так как часть компонентов материнской платы находится именно под этим напряжением.

Емкость можно измерить.

Однако большинство тестеров могут измерять только емкости до 20 мкФ, чего явно недостаточно .


Обратите внимание, измерить ESR обычным тестером невозможно.

Нужен специальный измеритель ESR!

Для больших конденсаторов ESR может быть в десятых или сотых долях Ома, а для маленьких конденсаторов может быть в десятых долях или единицах Ом.

Если он больше, такой конденсатор подлежит замене.

При отсутствии такого счетчика «подозрительный» конденсатор необходимо заменить на новый (или заведомо исправный).

Отсюда мораль — не оставлять включенным источник дежурного напряжения в блоке питания.Чем меньше времени он проработает, тем дольше будут сохнуть конденсаторы в нем.

После окончания работы необходимо либо снять напряжение переключателем фильтра, либо вынуть вилку кабеля питания из розетки.

В заключение скажем еще несколько слов

Об элементах высоковольтной части блока питания


В недорогих, маломощных (до 400 Вт) силовых биполярных транзисторах 13007 или 13009 с токами коллектора 8 и 12 А соответственно и напряжением между эмиттером и коллектором 400 В. часто используются в качестве ключевых.

В источнике дежурного напряжения можно использовать силовой полевой транзистор 2N60 с током стока 2А и напряжением сток-исток 600 В.

Однако полевые транзисторы могут быть использованы как ключевые, так и биполярные в источнике дежурного режима.

При отсутствии необходимых транзисторов их можно заменить аналогами.

Аналоги биполярных транзисторов должны иметь рабочее напряжение между эмиттером и коллектором и ток коллектора не ниже, чем у заменяемых.

Аналоги полевых транзисторов должны иметь рабочее напряжение сток-исток и ток стока не ниже, чем у заменяемого, а сопротивление открытого канала «сток-исток» не выше , чем у заменяемого.

Внимательный читатель может спросить: «Почему сопротивление этого канала должно быть не выше? Ведь чем больше значение параметров, тем как бы лучше?

Отвечаю — при одинаковом рабочем токе на канале с большим сопротивлением в соответствии с законом Джоуля-Ленца будет рассеиваться большая мощность. И, следовательно, он (т.е. весь транзистор) будет греться сильнее.

Лишнее тепло нам ни к чему!

У нас блок питания, а не радиатор отопления!

На этом, друзья, мы сегодня закончим. Нам еще предстоит познакомиться с обработкой низковольтной части, чем мы и займемся в следующей статье.

До встречи на блоге!

Микроконтроллерные устройства требуют для своей работы постоянного стабилизированного напряжения 3,3-5 вольт.Обычно это напряжение получают от переменного сетевого напряжения с помощью трансформаторного источника питания и в простейшем случае представляют собой следующую схему.

Понижающий трансформатор, диодный мост, сглаживающий конденсатор и линейный/импульсный стабилизатор. Дополнительно в состав такого источника могут входить плавкий предохранитель, схемы фильтров, схема плавного пуска, схема защиты от перегрузок и т.д.
Данный источник питания (при соответствующем выборе комплектующих) позволяет получать большие токи и имеет гальваническую развязку от сети переменного тока сети, что важно для безопасной работы устройства. Однако такой источник может иметь большие габариты, благодаря трансформатору и фильтрующим конденсаторам.
  В некоторых устройствах на микроконтроллерах гальваническая развязка от сети не требуется. Например, если устройство представляет собой герметичный блок, с которым конечный пользователь никак не контактирует. В этом случае, если схема потребляет относительно небольшой ток (десятки миллиампер), ее можно запитать от сети 220 В с использованием бестрансформаторного источника питания.
В этой статье мы рассмотрим принцип работы такого источника питания, последовательность его расчета и практический пример использования.


Принцип работы бестрансформаторного источника питания

Резистор R1 разряжает конденсатор С1, когда цепь отключена от сети. Это необходимо для того, чтобы источник питания не ударил вас током при прикосновении к входным контактам.
 При подключении источника питания к сети разряженный конденсатор С1 является, грубо говоря, проводником, и через стабилитрон VD1 на короткое время протекает огромный ток, который может вывести его из строя. Резистор R2 ограничивает пусковой ток при включении устройства.



  «Пусковой ток» в начальный момент включения цепи. Напряжение сети показано синим цветом, ток, потребляемый источником питания, красным. Для наглядности текущий график увеличен в несколько раз.

Если подключить схему к сети в момент перехода напряжения через ноль, броска не будет. Но какова вероятность того, что вы добьетесь успеха?
  Любой конденсатор сопротивляется протеканию переменного тока. (Для постоянного тока конденсатор открыт.) Величина этого сопротивления зависит от частоты входного напряжения и емкости конденсатора и может быть рассчитана по формуле. Конденсатор С1 играет роль балластного сопротивления, на которое будет приходиться большая часть входного напряжения сети.

У вас может возникнуть резонный вопрос: а почему нельзя вместо С1 поставить обычный резистор? Можно, но на нем будет рассеиваться мощность, в результате чего он будет греться. С конденсатором этого не происходит — активная мощность, выделяемая на нем за один период сетевого напряжения, равна нулю.В расчетах мы коснемся этого момента.

Итак, часть входного напряжения падает на конденсаторе С1. (Падение напряжения на резисторе R2 можно не учитывать, так как он имеет малое сопротивление.) Оставшееся напряжение будет приложено к стабилитрону VD1.
 В положительный полупериод входное напряжение будет ограничено стабилитроном на уровне его номинального напряжения стабилизации. В отрицательный полупериод входное напряжение будет приложено к стабилитрону в прямом направлении и стабилитрон будет иметь напряжение примерно минус 0.7 вольт.


Естественно такое пульсирующее напряжение не подходит для питания микроконтроллера, поэтому после стабилитрона идет цепочка из полупроводникового диода VD2 и электролитического конденсатора С2. Когда напряжение на стабилитроне положительное, через диод VD2 протекает ток. В этот момент заряжается конденсатор С2 и подается питание на нагрузку. При падении напряжения на стабилитроне диод VD2 запирается и конденсатор С2 отдает запасенную энергию в нагрузку.
  Напряжение на конденсаторе C2 будет колебаться (пульсировать). В положительный полупериод сетевого напряжения оно возрастет до Uст за вычетом напряжения на VD2, в отрицательный полупериод упадет за счет разряда на нагрузку. Амплитуда колебаний напряжения на С2 будет зависеть от его емкости и тока, потребляемого нагрузкой. Чем больше емкость конденсатора С2 и меньше ток нагрузки, тем меньше будут эти пульсации.
 Если ток нагрузки и пульсации небольшие, то после конденсатора С2 уже можно ставить нагрузку, но для устройств на микроконтроллерах лучше все-таки использовать схему со стабилизатором.Если правильно рассчитать номиналы всех компонентов, то на выходе стабилизатора получим постоянное напряжение.
  Схему можно улучшить, добавив в нее диодный мост. Тогда блок питания будет использовать оба полупериода входного напряжения — и положительный, и отрицательный. Это позволит получить лучшие параметры пульсаций при меньшей емкости конденсатора С2. Диод между стабилитроном и конденсатором можно исключить из этой схемы.


Продолжение следует…

Многие радиолюбители не рассматривают блоки питания без трансформаторов. Но, несмотря на это, используются они достаточно активно. В частности, в охранных устройствах, в цепях радиоуправления люстрой, нагрузками и во многих других устройствах. В этом видеоуроке рассмотрим простую конструкцию такого выпрямителя на 5 вольт, 40-50 мА. Однако можно изменить схему и получить практически любое напряжение.

Бестрансформаторные источники также используются в качестве зарядных устройств и используются для питания светодиодных ламп и китайских фонарей.

Для радиолюбителей в этом китайском магазине есть все.

Анализ цепи.

Рассмотрим простую бестрансформаторную схему. Напряжение от сети 220 вольт через ограничительный резистор, одновременно выполняющий роль предохранителя, поступает на гасящий конденсатор. На выходе тоже сетевое напряжение, но ток многократно снижен.

Цепь бестрансформаторного выпрямителя

Далее к однополупериодному диодному выпрямителю, на его выходе получаем постоянный ток, который стабилизируется с помощью стабилизатора VD5 и сглаживается конденсатором.В нашем случае конденсатор 25 В, 100 мкФ, электролитический. Еще один небольшой конденсатор установлен параллельно блоку питания.

Затем идет на линейный регулятор напряжения. В данном случае использовался линейный стабилизатор 7808. В схеме небольшая опечатка, выходное напряжение на самом деле примерно 8 В. Зачем в схеме линейный стабилизатор, стабилитрон? В большинстве случаев не допускается подавать на линейные стабилизаторы напряжения стабилизаторы напряжения выше 30 В. Поэтому в схеме нужен стабилитрон.Номинальный выходной ток в большей степени определяется емкостью гасящего конденсатора. В этом варианте он имеет емкость 0,33 мкФ, при номинальном напряжении 400 В. Параллельно конденсатору установлен разрядный резистор сопротивлением 1 МОм. Номинал всех резисторов может быть 0, 25 или 0, 5 Вт. Это резистор для того, чтобы после выключения схемы из сети конденсатор не держал остаточное напряжение, то есть разряжался.

Диодный мост можно собрать из четырех выпрямителей на 1 А.Обратное напряжение диодов должно быть не менее 400 В. Можно использовать и готовые диодные сборки типа КЦ405. В справочнике нужно посмотреть допустимое обратное напряжение через диодный мост. Стабилитрон предпочтительно 1 Вт. Напряжение стабилизации этого стабилитрона должно быть от 6 до 30 В, не более. Ток на выходе схемы зависит от номинала этого конденсатора. При емкости 1 мкФ ток будет в районе 70 мА. Не следует увеличивать емкость конденсатора больше 0.5 мкФ, так как довольно большой ток, естественно, прожигает стабилитрон. Эта схема хороша тем, что она малогабаритна, можно собрать из подручных средств. Но недостаток в том, что он не имеет гальванической развязки от сети. Если вы собираетесь его использовать, то обязательно используйте его в закрытом корпусе, чтобы не задеть высоковольтные части схемы. И, конечно же, не стоит связывать с этой схемой больших надежд, так как выходной ток схемы невелик. То есть достаточно для питания маломощных устройств током до 50 мА.В частности, питание светодиодов и строительство светодиодных светильников и ночников. Первый пуск нужно делать последовательно с лампочкой.

В этом варианте стоит резистор на 300 Ом, который на случай выхода из строя. У нас уже нет этого резистора на плате, поэтому мы добавили лампочку, которая будет немного загораться при работе нашей схемы. Для того, чтобы проверить выходное напряжение воспользуемся самым обычным мультиметром, постоянным измерителем 20 В. Подключаем схему к сети 220 В.Так как у нас есть защитная лампочка, то она спасет ситуацию, если возникнут проблемы в цепи. Будьте предельно осторожны при работе с высоким напряжением, так как в цепь по-прежнему подается 220 В.

Заключение

На выходе 4,94, то есть почти 5 В. При токе не более 40-50 мА. Отлично подходит для маломощных светодиодов. От этой схемы можно питать светодиодные линейки, только при этом стабилизатор заменить на 12-вольтовый, например, 7812. В принципе на выходе можно получить любое напряжение в разумных пределах.Это все. Не забудьте подписаться на канал и оставить свой отзыв о дальнейших видео.

Внимание! Когда блок питания собран, важно поместить узел в пластиковый корпус или тщательно заизолировать все контакты и провода, чтобы предотвратить случайное прикосновение к ним, так как схема подключена к сети 220 вольт и это увеличивает вероятность поражения электрическим током ! Будьте осторожны и ТБ!

Бестрансформаторный понижающий преобразователь 220 вольт. Повышающий преобразователь напряжения без трансформатора.Входное сопротивление трансформатора

Инверторы от 220 до 12 вольт выпускаются различных форм и размеров. По своему типу бывают трансформаторные и импульсные. Трансформатор преобразователь 220 на 12 вольт Конструкция, как следует из названия, представляет собой понижающий трансформатор .

Типы преобразователей и их устройство

Трансформатор — изделие, состоящее из двух основных частей:

  • сердечник в сборе из электротехнической стали;
  • Обмотки
  • выполнены в виде катушек из токопроводящего материала.

Его работа основана на появлении электродвижущей силы в замкнутой проводящей цепи. При протекании переменного тока через первичную обмотку образуются переменные линии магнитного потока. Эти линии пронизывают сердечник и все обмотки, на которых возникает ЭДС. Когда вторичная обмотка находится под нагрузкой, под действием этой силы начинает течь ток.

Величина разности потенциалов будет определяться соотношением числа витков первичной и вторичной обмоток.Таким образом, изменяя это соотношение, можно получить любое значение.

Для уменьшения значения напряжения количество витков во вторичной обмотке уменьшено. Стоит отметить, что описанное выше работает только при подаче переменного тока на первичную обмотку. При использовании постоянного тока создается постоянный магнитный поток, который не наводит ЭДС и энергия не будет передаваться.

Бестрансформаторный преобразователь с 220 на 12 вольт

Такие блоки питания называются импульсными. Основной частью такого устройства обычно является специализированная микросхема (широтно-импульсный модулятор).

Инвертирование 220 на 12 вольт происходит следующим образом. Сетевое напряжение подается на схему выпрямителя, а затем сглаживается мощностью 300-400 вольт. Затем выпрямленный сигнал с помощью транзисторов преобразуется в высокочастотные прямоугольные импульсы с необходимой скважностью. Преобразователь импульсного типа за счет применения инвертирующей схемы выдает на выходе стабильное напряжение. При этом преобразование происходит как с гальванической развязкой от выходных цепей, так и без нее.

В первом случае используется импульсный трансформатор, на который поступает высокочастотный сигнал до 110 кГц.

При изготовлении сердечника используются ферромагнетики, что приводит к уменьшению массы и габаритов. Второй использует фильтр нижних частот вместо трансформатора.

Преимущества импульсных источников:

  1. легкие;
  2. повышенная эффективность;
  3. дешевизна;
  4. встроенная защита.

К недостаткам можно отнести то, что используя в работе высокочастотные импульсы , само устройство создает помехи.Это требует устранения и приводит к сложности электрических цепей.

Как самому сделать 12 вольт из 220 вольт

Проще всего сделать аналоговое устройство на основе трансформатора типа тора. Такое устройство несложно сделать самому. Для этого понадобится любой трансформатор с первичной обмоткой, рассчитанной на 220 вольт. Вторичная обмотка рассчитывается по простым формулам или подбирается практическим путем.

Для подбора может понадобиться:

  • прибор для измерения напряжения;
  • изолента
  • ;
  • фиксирующая лента;
  • медный провод
  • ;
  • паяльник
  • ;
  • инструмент для разборки (резаки, отвертки, плоскогубцы, нож и т.д.).

В первую очередь необходимо определить, с какой стороны переделываемого трансформатора расположена вторичная обмотка. Аккуратно снимите защитный слой, чтобы получить к нему доступ. С помощью тестера измерьте напряжение на клеммах.

При более низком напряжении припаять провод к любому концу обмотки, тщательно изолируя место соединения. Используя этот провод , сделайте десять витков и снова измерьте напряжение. В зависимости от того, насколько увеличилось напряжение, и рассчитывают дополнительное количество витков.

Если напряжение превышает требуемое, выполняются обратные действия. Разматывают десять витков, измеряют напряжение и подсчитывают, сколько их нужно снять. После этого лишний провод отрезается и припаивается к клемме.

Следует отметить, что при использовании диодного моста выходная разность потенциалов возрастет на величину, равную произведению напряжения переменного тока на значение 1,41.

Основным преимуществом трансформаторного преобразования является простота и высокая надежность.Недостатком является размер и вес.

Самостоятельная сборка импульсных инверторов возможна только при хорошем уровне подготовки и знании электроники. Хотя можно купить готовые наборы. Такой набор содержит печатную плату и электронные компоненты. В набор также входит принципиальная схема И чертеж с подробным расположением элементов. Осталось только аккуратно все выпаять.

По импульсной технологии можно сделать и преобразователь с 12 на 220 вольт.Что очень полезно при использовании в автомобилях. Яркий пример — источник бесперебойного питания из стационарного оборудования.

Многие радиолюбители не рассматривают блоки питания без трансформаторов. Но, несмотря на это, используются они достаточно активно. В частности, в охранных устройствах, в схемах радиоуправления люстрами, нагрузками и во многих других устройствах. В этом видеоуроке мы рассмотрим простую конструкцию такого выпрямителя на 5 вольт, 40-50 мА. Однако можно изменить схему и получить практически любое напряжение.

Бестрансформаторные источники

также используются в качестве зарядных устройств и используются для питания светодиодных ламп и китайских фонариков.

Для радиолюбителей в этом китайском магазине есть все.

Анализ схемы.

Рассмотрим простую бестрансформаторную схему. Напряжение от сети 220 вольт через ограничительный резистор, одновременно выполняющий роль предохранителя, поступает на гасящий конденсатор. Напряжение сети тоже есть на выходе, но ток в разы меньше.

Изображение.Схема бестрансформаторного выпрямителя

Далее на двухполупериодный диодный выпрямитель, на его выходе получаем постоянный ток, который стабилизируется с помощью стабилизатора VD5 и сглаживается конденсатором. В нашем случае конденсатор 25 В, 100 мкФ, электролитический. Еще один небольшой конденсатор установлен параллельно блоку питания.

Далее идет на линейный стабилизатор напряжения. В данном случае использовался линейный регулятор 7808. В схеме есть небольшая опечатка, выходное напряжение на самом деле примерно 8 В.Для чего в схеме линейный стабилизатор, стабилитрон? В большинстве случаев линейные стабилизаторы напряжения не допускают подачи на вход напряжения выше 30 В. Поэтому в схеме нужен стабилитрон. Номинальный выходной ток в большей степени определяется емкостью гасящего конденсатора. В этом варианте он имеет емкость 0,33 мкФ, при номинальном напряжении 400 В. Параллельно конденсатору установлен разрядный резистор сопротивлением 1 МОм.Номинал всех резисторов может быть 0,25 или 0,5 Вт. Этот резистор для того, чтобы после отключения схемы от сети конденсатор не держал остаточное напряжение, то есть разряжался.

Диодный мост можно собрать из четырех выпрямителей на 1 А. Обратное напряжение диодов должно быть не менее 400 В. Можно использовать и готовые диодные сборки типа КЦ405. В справочнике нужно посмотреть допустимое обратное напряжение через диодный мост.Стабилитрон предпочтительно 1 Вт. Напряжение стабилизации этого стабилитрона должно быть от 6 до 30 В, не более. Ток на выходе схемы зависит от номинала этого конденсатора. При емкости 1 мкФ ток будет в районе 70 мА. Не стоит увеличивать емкость конденсатора более 0,5 мкФ, так как довольно большой ток, естественно, сожжет стабилитрон. Эта схема хороша тем, что малогабаритна, можно собрать из подручных средств.Но недостаток в том, что он не имеет гальванической развязки от сети. Если собираетесь его использовать, то обязательно используйте в закрытом корпусе, чтобы не задеть высоковольтные части схемы. И, конечно же, не стоит возлагать на эту схему больших надежд, так как выходной ток схемы невелик. То есть достаточно для питания маломощных устройств током до 50 мА. В частности, поставка светодиодов и строительство светодиодных светильников и ночников. Первый запуск необходимо производить с последовательно включенной лампочкой.

В этом варианте стоит резистор на 300 Ом, который в случае чего выйдет из строя. У нас больше нет этого резистора на плате, поэтому мы добавили лампочку, которая будет немного светиться во время работы нашей схемы. Для того, чтобы проверить выходное напряжение, воспользуемся самым обычным мультиметром, постоянным измерителем на 20 В. Подключаем схему к сети 220 В. Так как у нас есть защитная лампочка, то она спасет ситуацию, если возникнут проблемы в цепи. Соблюдайте предельную осторожность при работе с высоким напряжением, т. к. в цепь по-прежнему подается напряжение 220 В.

Заключение.

На выходе 4,94, то есть почти 5 В. При токе не более 40-50 мА. Отличный вариант для маломощных светодиодов. От этой схемы можно запитать светодиодные линии, только при этом стабилизатор заменить на 12-вольтовый, например, 7812. В принципе на выходе можно получить любое напряжение в пределах разумного. Это все. Не забудьте подписаться на канал и оставить свой отзыв для будущих видео.

Внимание! Когда блок питания собран, важно поместить узел в пластиковый корпус или тщательно заизолировать все контакты и провода, чтобы предотвратить случайное прикосновение к ним, так как схема подключена к сети 220 вольт и это увеличивает вероятность поражения электрическим током ! Будьте осторожны и ТБ!

Напряжение 12 вольт используется для питания большого количества электроприборов: приемников и радиоприемников, усилителей, ноутбуков, шуруповертов, светодиодных лент и прочего.Зачастую они работают от батареек или блоков питания, но при выходе из строя того или другого перед пользователем встает вопрос: «Как получить 12 вольт переменного тока»? Об этом мы поговорим далее, предоставив обзор наиболее рациональных способов.

Получаем 12 вольт от 220

Самая распространенная задача — получить 12 вольт от бытовой электросети 220В. Это можно сделать несколькими способами:

  1. Понижение напряжения без трансформатора.
  2. Используйте сетевой трансформатор на 50 Гц.
  3. Используйте импульсный источник питания, возможно, в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижающее напряжение без трансформатора

Преобразовать напряжение с 220 Вольт на 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

  1. Понизьте напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для зарядки небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является малый косинус Фи схемы и низкая надежность, но это не мешает ее широкому применению в дешевых электроприборах.
  2. Понизьте напряжение (ограничьте ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подходит для питания какой-нибудь очень слабой нагрузки, например светодиода. Основной его недостаток — выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
  3. Используйте автотрансформатор или дроссель с аналогичной логикой обмотки.

гасящий конденсатор

Прежде чем приступить к рассмотрению данной схемы, сначала стоит сказать об условиях, которые необходимо соблюдать:

  • Блок питания не универсальный, поэтому рассчитан и используется только для работы с одним известным устройством.
  • Все внешние элементы блока питания, такие как регуляторы, если для схемы используются дополнительные компоненты, должны быть изолированы, а на металлические ручки потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не прикасайтесь к плате блока питания и проводам выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме нет стабилитрона или регулятора низкого постоянного напряжения.

Впрочем, такая схема вряд ли вас убьет, а вот удар током можно получить.

Схема показана на рисунке ниже:

R1 — нужен для разряда гасящего конденсатора, С1 — основной элемент, гасящий конденсатор, R2 — ограничивает токи при включении цепи, VD1 — диодный мост, VD2 — стабилитрон на нужное напряжение, на 12 вольт подходит : Д814Д, КС207В, 1Н4742А.Вы также можете использовать линейный преобразователь.

Или усиленный вариант первой схемы:

Величина гасящего конденсатора рассчитывается по формуле:

Кл (мкФ) = 3200 * I (нагрузка) / √ (U вх²-U вых²)

C(мкФ) = 3200*I(нагрузка)/√Uвход

Но можно и калькуляторами воспользоваться, они есть в сети или в виде программы для ПК, например как вариант от Вадима Гончарука можно поискать в интернете.

Конденсаторы должны быть такими — пленочные:

Или вот так:

Остальные перечисленные способы рассматривать нет смысла, т.к. понижение напряжения с 220 до 12 вольт резистором не эффективно из-за большого тепловыделения (габариты и мощность резистора будут соответствующие), а наматывать дроссель отводом с определенного витка для получения 12 вольт нецелесообразно из-за трудозатрат и габаритов.

Блок питания на сетевом трансформаторе

Классическая и надежная схема, идеально подходящая для питания усилителей звука, таких как колонки и магнитолы.При условии установки нормального фильтрующего конденсатора, который обеспечит необходимый уровень пульсаций.

Дополнительно можно установить стабилизатор на 12 вольт, типа КРЕН или Л7812 или любой другой на нужное напряжение. Без него выходное напряжение будет изменяться в зависимости от скачков напряжения в сети и будет равно:

Uвых=Uвх*Kтр

Ктр — коэффициент трансформации.

Здесь стоит отметить, что выходное напряжение после диодного моста должно быть на 2-3 вольта больше выходного напряжения БП — 12В, но не более 30В, оно ограничено техническими характеристиками стабилизатора, а КПД зависит на разность напряжений между входом и выходом.

Трансформатор должен подавать 12-15 В переменного тока. Стоит отметить, что выпрямленное и сглаженное напряжение будет в 1,41 раза больше входного напряжения. Оно будет близко к амплитудному значению входной синусоиды.

Еще хочу добавить на LM317 регулируемую схему питания. С его помощью можно получить любое напряжение от 1,1 В до значения выпрямленного напряжения с трансформатора.

12 вольт от 24 вольт или другое повышенное постоянное напряжение

Для понижения напряжения постоянного тока с 24 Вольт до 12 Вольт можно использовать линейный или импульсный стабилизатор.Такая необходимость может возникнуть, если вам необходимо запитать нагрузку 12 В от бортовой сети автобуса или грузового автомобиля напряжением 24 В. Кроме того, вы получите стабилизированное напряжение в сети автомобиля, которое часто меняется. Даже в автомобилях и мотоциклах с бортовой сетью 12 В оно достигает 14,7 В при работающем двигателе. Поэтому эту схему можно использовать и для питания светодиодных лент и светодиодов на транспортных средствах.

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

К нему можно подключить нагрузку с током до 1-1,5А. Для усиления тока можно использовать проходной транзистор, но выходное напряжение может немного упасть — на 0,5В.

Аналогично можно использовать LDO стабилизаторы, это те же линейные стабилизаторы напряжения, но с малым падением напряжения, типа АМС-1117-12в.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Схемы подключения

аналогичны L7812 и Кренкам.Также эти варианты подходят для понижения напряжения от блока питания от ноутбука.

Эффективнее использовать импульсные понижающие преобразователи напряжения, например, на ИМС LM2596. На плате имеются контактные площадки In (вход+) и (-выход) соответственно. В продаже можно найти версию с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым, как на фото выше с правой стороны вы видите синий многооборотный потенциометр.

12 вольт от 5 вольт или другого пониженного напряжения

Можно получить 12В от 5В, например, от USB-порта или зарядного устройства для мобильного телефона, а также можно использовать с популярными сейчас литиевыми батареями напряжением 3.7-4,2В.

Если речь о блоках питания, то можно еще и во внутреннюю схему вмешаться, отредактировать источник опорного напряжения, но для этого нужно иметь определенные познания в электронике. Но можно упростить и получить 12В с помощью повышающего преобразователя, например, на ИМС XL6009. В продаже есть варианты с фиксированным выходом 12В или регулируемые с регулировкой в ​​диапазоне от 3,2 до 30В. Выходной ток — 3А.

Продается на готовой плате, и на ней есть маркировка с назначением выводов — вход и выход.Другой вариант — использовать MT3608 LM2977, повышающий до 24В и выдерживающий выходной ток до 2А. Также на фото хорошо видны подписи под контактные площадки.

Как получить 12В из подручных средств

Самый простой способ получить напряжение 12 В — последовательно соединить 8 батареек АА по 1,5 В.

Или используйте готовые батарейки на 12В с маркировкой 23АЕ или 27А, такие используются в пультах дистанционного управления. Внутри это набор маленьких «таблеток», которые вы видите на фото.

Мы рассмотрели набор вариантов получения 12В дома. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, разную степень эффективности, надежности и экономичности. Какой вариант лучше использовать, вы должны выбирать самостоятельно, исходя из своих возможностей и потребностей.

Также стоит отметить, что один из вариантов мы не рассматривали. Вы также можете получить 12 вольт от блока питания компьютера ATX. Для запуска без ПК нужно замкнуть зеленый провод на любой из черных.12 вольт на желтом проводе. Обычно мощность линии 12В составляет несколько сотен ватт, а сила тока – десятки ампер.

Теперь вы знаете, как получить 12 вольт из 220 или других доступных значений. Напоследок рекомендуем посмотреть полезное видео

Трансформатор — это устройство для передачи энергии от одной цепи к другой посредством электрической индукции. Предназначен для преобразования токов и напряжений, для гальванической развязки электрических цепей, для преобразования сопротивлений по величине и для других целей.

Трансформатор может состоять из двух и более обмоток. Рассмотрим трансформатор из двух разделенных обмоток без ферромагнитного сердечника (воздушный трансформатор), схема которого показана на рис. 5.12.

Обмотка с выводами 1-1′, подключенная к источнику питания, является первичной, обмотка, к которой подключено сопротивление нагрузки, является вторичной. Первичное сопротивление, сопротивление вторичное.

Уравнения трансформатора при принятой полярности витков и направлении токов имеют вид:

— для первичной обмотки

Для вторичной обмотки

Входное сопротивление трансформатора

Обозначим активное сопротивление вторичной цепи

то уравнения можно переписать

(5.22)

Входное сопротивление трансформатора. Учитывая это и подставляя в первое уравнение (5.21), получаем, что

Таким образом, входное сопротивление трансформатора со стороны первичных выводов складывается из двух слагаемых: — сопротивления первичной обмотки без учета взаимной индуктивности, возникающей из-за явления взаимной индуктивности. Сопротивление как бы добавляется (вводится) из вторичной обмотки и поэтому называется введенным сопротивлением.

Входное сопротивление идеального трансформатора.

Идеальный трансформатор (теоретическая концепция) — это трансформатор, в котором условия

(5.24)

В то же время с определенной погрешностью такие условия могут быть выполнены в трансформаторе с сердечником с высокой магнитной проницаемостью, на который намотаны провода с малым активным сопротивлением.

Входное сопротивление этого трансформатора

(5,25)

Следовательно, идеальный трансформатор, подключенный между нагрузкой и источником питания, изменяет сопротивление нагрузки пропорционально квадрату коэффициента трансформации n.

Способность трансформатора преобразовывать значения сопротивлений широко используется в различных областях электротехники, связи, радиотехники, автоматики и прежде всего для согласования сопротивлений источника и нагрузки.

Эквивалентная схема трансформатора

Схему двухобмоточного трансформатора без ферромагнитного сердечника можно представить так, как показано на рис. 5.14. Распределение тока в ней такое же, как и в схеме на рис. 5.12 без общей точки между обмотками.

Изготовим в схеме на рис. 5.14 развязка индуктивных соединений. В этом случае получим эквивалентную схему трансформатора (рис. 5.15), в которой отсутствуют магнитные связи.

Энергетические процессы в катушках с индуктивной связью

Дифференциальные уравнения воздушного трансформатора (рис. 5.15):

(5,25)

Умножить первое уравнение на, а второе на:

(5.26)

Складывая эти уравнения, получаем полную мгновенную мощность, которая потребляется от источника и потребляется в первичной и вторичной обмотках трансформатора и в нагрузке

(5.27)

где — мгновенная мощность на нагрузке, ;

— мгновенная мощность, расходуемая на нагрев в обмотках трансформатора, ;

– энергия магнитного поля обмоток трансформатора, .

Генераторы трехфазные.

Под трехфазной цепью (системой) понимается совокупность трехфазного источника (генератора), нагрузки и соединительных проводов.

Известно, что при вращении проводника в однородном магнитном поле в нем индуцируется ЭДС

. (1.1)

Закрепляем три одинаковых катушки (обмотки) жестко на одной оси, смещенные друг относительно друга в пространстве на (120°) и начинаем вращать их в однородном магнитном поле с угловой скоростью w (рис. 1.1).

В этом случае катушка А будет индуцироваться

В катушках В и С возникнут одинаковые значения ЭДС, но, соответственно, через 120° и 240° после начала вращения, т.е.е.

(1,3)

Комплект из трех катушек (обмоток), вращающихся на одной оси с угловой скоростью w, в которых индуцируются ЭДС, равные по величине и сдвинутые друг от друга на угол 120°, называется симметричным трехфазным генератором. Каждая катушка генератора является фазой генератора. В генераторе на рис. 1.1 фаза В «следует» за фазой А, фаза С следует за фазой В. Такая последовательность фаз называется прямой последовательностью. При изменении направления вращения генератора последовательность фаз будет обратной.Прямая последовательность, основанная на соотношениях (1.2, 1.3), соответствует векторной диаграмме ЭДС, показанной на рис. 1.2, а, для обратной — векторная диаграмма ЭДС на рис. 1.2, б.

В дальнейшем все рассуждения по расчету трехфазных цепей будут касаться только трехфазных систем с прямой последовательностью ЭДС генератора.


График изменения мгновенных значений ЭДС при y = 90° показан на рис. 1.3. В каждый момент времени алгебраическая сумма ЭДС равна нулю.

Крайние точки витков (обмоток) называются концом и началом. Начала витков обозначают А, В, С, концы соответственно Х, У, Z (рис. 1.4, а).

Фазные обмотки трехфазного генератора можно изобразить как источники ЭДС (рис. 1.4, б).

Данная статья является дальнейшим развитием идеи бестрансформаторного блока питания.

На всех приведенных ниже схемах нумерация элементов, выполняющих одно и то же назначение, сохраняется от схемы к схеме.Дополнительные новые элементы схем нумеруются последовательно. Если номера следующего элемента нет, это значит, что он был в предыдущей схеме (а на этой просто нет этого номера). 1.Усилитель низкой частоты

Схема УНЧ (рис. 1) известна как трансформатор. Его особенность в отсутствии силового трансформатора. Аноды ламп питаются от сети 220 В по схеме удвоения напряжения и Uа-к = 620 В. Накал ламп — от сети 220 В через токоограничивающий конденсатор С6.В качестве Тр1, Тр2 можно использовать силовые трансформаторы от старых ламповых радиоприемников со средней точкой во вторичной обмотке (в них устанавливали, как правило, кенотроны типа 5Ц4С, 5ЦЗС и т.п.). Сетевая обмотка этих трансформаторов используется как высокоомный вывод при работе в линию для абонентов, накальная обмотка используется как низкоомный вывод.


Рис.1

В любительских условиях в качестве выходного трансформатора можно использовать силовой трансформатор от ламповых радиоприемников без средней точки на вторичной обмотке (например, от Рекордов), но для этого нужно включить сеть и повышающей обмотки последовательно, а точка соединения будет средней.

В качестве входного трансформатора в любительских условиях может быть использован выходной трансформатор от ламповых усилителей старых радиоприемников с двухтактным выходным каскадом (две лампы 6П14П, две 6П6С и т.п.).

Данный усилитель обеспечивает при Рвх=20…30 Вт на выходе Рвых=120…130 Вт. Конденсаторы С4, С5 ограничивают анодный ток ламп, пропорционально их емкости, например, если С4 \ u С5 = по 20 мкФ, то анодный ток ламп ограничивается 400 мА.

Нет смысла использовать С4, С5 большей емкости, т.к.анодный ток двух ламп не превышает 350 мА. Кроме того, чем больше емкость этих конденсаторов, тем больше бросок тока при первом включении в сеть 220 В и возможен пробой диодов. В качестве диодов можно использовать Д226 или подобные, включенные попарно параллельно. 2. Широкополосный усилитель мощности КБ

Схемотехника усилителя (рис. 2) практически ничем не отличается от УНЧ, только трансформаторы выполнены на ферритовых кольцах. Причем до частот 7 МГц можно с успехом использовать кольца 2000НН, а лучше — 400…600НН; при работе до 28 МГц — 50 КВ, обеспечивая при этом минимальную заваленность АЧХ в КВ диапазонах. Между первичной и вторичной обмотками должна быть хорошая изоляция. Обмотки содержат по 12…15 витков каждая.


Рис.2 (нажмите для увеличения)

Выходной трансформатор — размер К40х25х25 или близкий к нему. Входной трансформатор — К16х8х6 или близкий к нему. Размеры могут быть предоставлены комплектом из нескольких колец. При Рвх=30 Вт анодный ток лампы составлял 250 мА при Uа-к=620В.3. Усилитель мощности КБ с общим катодом

Как известно, схема включения ламп с общим катодом требует полного набора питающих напряжений: анода, экранной сетки, управляющей сетки, накала (рис. 3).

Обычная схема сетевого дублирования (220В) обеспечивает источник питания анодно-экранных цепей ламп (+620В +310В). Для питания ламп накаливания используется конденсатор С6, ограничивающий ток накаливания.


Рис.3 (щелкните для увеличения)

Источник отрицательного напряжения собран на Tp1, V9… В12, С20. В качестве Tr1 используется малогабаритный трансформатор, так как потребление управляющей сети очень мало.

Хочу обратить внимание, что такие схемы имеют два «общих провода». Один для цепи постоянного тока, это отрицательная пластина конденсатора С5, обозначенная 0V. Относительно этой точки необходимо производить измерения на постоянном токе. Причем при этих измерениях необходимо соблюдать технику безопасности, т.к. такие цели не имеют гальванической развязки от сети.Например, для измерения анодного и экранного напряжения нужно подключить «-» вольтметра к точке 0В, а «+» вольтметра к выводу 3 V5 или V6. Это напряжение на сетках экрана. Если контакт 6 — это V5 или V6, это будет анодное напряжение.

Для измерения «-» на управляющей сетке необходимо изменить полярность вольтметра, т.е. «+» вольтметра на отметку 0В, а «-» — на ножку 2 V5 или V6 и резистором R1 установить ток покоя ток ламп в режиме ТХ — передача (нет входного сигнала).В режиме приема (RX) на управляющих сетках — максимум «-» и лампы закрыты, ток через них нулевой. Режим лампы устанавливается резистором R1 в режиме несущей по прибору РА1. Перемещая R1 в сторону контакта реле Р2, уменьшают «-» на управляющих сетках до линейного увеличения показаний РА1. Как только линейный рост прекратился, R1 немного возвращают назад и фиксируют лаком.

Второй общий провод — это корпус усилителя — это общий провод для ВЧ сигнала.И все измерения ВЧ напряжения; при необходимости их делают относительно корпуса. Большинство элементов усилителя некритичны и могут существенно различаться по номиналу. Например, емкости С1, С2, С7, С8, С19, С1б могут варьироваться в пределах 1000 пФ…10000 пФ. Главное, чтобы они выдерживали напряжение цепи, т.е. С1, С2 — не менее 250 В, С8 — не менее 1000 В (можно набрать из двух по 500 В), С7 — не менее 500 В, С19 — не менее 500 В. не менее 250 В, С16 — любые. С 14 — 80…200 пФ.

Только один элемент является критическим — C9.Он должен иметь значительный запас по напряжению — не менее 1000 В, а главное, его емкость не должна быть более 3000 пФ. С9 — «изюминка» схемы, обеспечивающая безопасность при бестрансформаторном питании. В случае обрыва общего заземления ток между корпусом и общим заземлением не достигает величины, воздействующей на организм человека, т.к. ограничивается емкостью С9

Также решается вопрос использования контуров L7, L8, L9, L10, L11, L12 довольно успешно разрешились.Используются они реверсивно, т.е. при приеме (RX) входные узкополосные с регулировкой входа С18, а при передаче (TX) согласуются с низким выходным сопротивлением трансивера (обычно 50…75 Ом) с высоким входным сопротивлением лампового усилителя по схеме с общим катодом.

При передаче (ТХ) С 17 включен параллельно С18, но так как емкость С17 мала (2пФ), то это почти не влияет на настройку цепей L7, L8, L9, L10, L11, L12, аналогично Csv подключается параллельно C12 и также не влияет на настройку схемы.ЦСВ выполнен в виде одного или двух витков вокруг монтажного провода, соединяющего С10 с С12. Этот кусок монтажного провода изготавливается из высоковольтного провода, либо из коаксиального кабеля, с которого снимается внешняя оплетка, а витки наматываются на толстый нейлоновый наполнитель. Такой конденсатор связи выдерживает большие реактивные напряжения и токи и может использоваться в более мощных усилителях. Ведь малая емкость (Csv) — и малые напряжения, поэтому P1 не очень критичен к зазору между контактами.

Данная схема переключения антенн с RX на TX с реверсивным использованием элементов П-контура и входного «узкополосного» контура позволяет производить «холодную» настройку на корреспондента — на максимальной громкости, ручками С12, С13, С18, без излучения «несущей» в эфир, что значительно снижает взаимные помехи и настройку на частоту ДХ. Вместо L7, L8, L9, L10, L11, L12 можно обойтись всего двумя катушками: одна настроена на ВЧ-диапазоны — на 28МГц не ниже С18, другая на 7.0 МГц при минимуме С18, но максимальная емкость С18 должна быть до 500 пФ (чтобы перекрыть остальные диапазоны).

Отводы для катушек L7, L8, L9, L10, L11, L12 делают примерно на 1/3 витка (от заземленного конца), но лучше подобрать на каждом диапазоне по максимальному ВЧ напряжению на лампе контрольные сетки.

Катушки изготавливаются на любых каркасах с сердечниками (и даже без них). Главное, их нужно настроить на максимальную громкость принимаемых станций (при отсутствии устройств), возможно, придется немного изменить емкости, подключенные к ним параллельно.

Лампы В5, В6 включены для добавочной мощности в диапазоне 28 МГц; L5 и L6 настраиваются на максимальную выходную мощность на частоте 28 МГц путем смещения и расширения катушек. Необходимо помнить, что L5, L6, L4 находятся под анодным напряжением и необходимо соблюдать все меры предосторожности.

Л4 для уменьшения габаритов П-образного контура и удобства механического крепления изготавливается на тороидальном кольце из текстолита, гетинакса, фторопласта и др., монтируется непосредственно на бисквит. Отводы на L4 подбираются экспериментально в зависимости от входного сопротивления антенны.

Л5, Л6 — бескаркасные, намотаны на каркасе диаметром 15 мм и содержат 6 витков провода ПЭВ-1 1,5 мм, длина намотки — 25 мм.

L4 — 60 витков, обмотка — виток в виток, отводы — примерно от 4, 18, 32 витка, первые 4 витка — проводом 1 мм, остальные — 0,6 мм.

Дроссель L3 намотан на любом изоляционном материале и содержит примерно 160 витков провода 0,25…0,27 мм, часть витков намотана виток в виток, остальные навалом. Обмотка виток к витку подключается к cL4 («горячий» конец L3).

Катушки Л7, Л8, Л9, Л10, Л11, Л12 — на каркасе не менее 6 мм с сердечником СЦР-1.
L7 — 10 витков ПЭЛ 0,51, ответвление от 3-го снизу;
L8 — 12 витков ПЭЛ 0,51, ответвление от 4-го снизу;
L9 — 16 витков ПЭЛ 0,25, ответвление от 5-го дна;
L10 — 25 витков ПЭЛ 0,25, ответвление от 8-го снизу;
L11 — 35 витков ПЭЛ 0,25, ответвление от 10-го снизу;
L12 — 45 витков ПЭЛ 0,25, ответвление от 12-го снизу;

С21 -10 пФ; С22-15пФ; С23 — 68 пФ; С24 — 120 пФ; С25 — 200 пФ; C26-430пФ.

Р1, Р2 могут быть соединены как по схеме рис. 3, так и параллельно, может использоваться одно реле с несколькими группами контактов, например, РЭС-9, РЭС-22 и т. д. Тип реле также зависит от Ucontrol. исходящий от трансивера. 4. Гибридный усилитель мощности

Гибридные усилители известны многим радиолюбителям. На рис.4. представлены некоторые детали подключения этих усилителей к бестрансформаторному блоку питания.

На транзисторе VI 4 и резисторе R7 собран стабилизатор напряжения экранных сеток ламп.Резисторы R4 и R6 токоограничивающие (своего рода защита) при крайних положениях R7, а также в аварийных ситуациях. R5 создает ток утечки из перехода база-эмиттер для нормальной работы регулятора напряжения. Резистор R1 задает отрицательное напряжение на управляющих сетках ламп, при приеме (RX) лампы блокируются максимальным напряжением (отрицательным). R2 является защитой от «прокачки» усилителя и создает частичное автоматическое смещение на управляющих сетках ламп.

R8, R9, R10, R11 — нагрузка для трансивера. Эти резисторы определяют входное сопротивление усилителя.

Схема на рис. 4 имеет общий провод постоянного тока, изолированный от корпуса. Это отрицательная пластина конденсатора С5 (обозначена точкой 0В). Относительно этой точки нужно производить все измерения для постоянного тока в цепи.


Рис.4 (кликните для увеличения)

Способы и способы настройки сводятся к правильному выбору начального тока через V 13, который должен быть не меньше начального тока (в начале прямолинейного участка характеристика V13).Такой же ток через лампы необходимо установить резисторами R1, R7. Хорошие результаты получаются при использовании ламп 6П45С.

С14 должен быть высоковольтным, как и С9.

Хочу предостеречь радиолюбителей от ошибки, которую допускают многие при повторении подобных схем. Многие, контролируя анодный ток ламп, пытаются получить максимально возможный ток. Это неправильно, т.к. такие схемы способны обеспечить большие анодные токи, но выходная мощность им (токам) не соответствует.Так, через одну ГУ-50 (по этой схеме) мне удалось получить ток до 450 мА (Uак = 620 В), но не было выходной мощности 200 Вт, что значительно сократило срок службы ( катодная эмиссия быстро терялась), вызывали TVI, т.е. схема работала как усилитель постоянного тока.

Учитывая вышеизложенное, необходимо «выжимать» не максимально возможные анодные токи (они лишь косвенно связаны с выходной мощностью), а максимальное ВЧ напряжение на эквиваленте, или на антенне по выходному индикатору .При увеличении напряжения ВЧ также необходимо использовать только прямой участок и не уводить в зону «насыщения». Лампы включаются на добавку мощности, параметры П-контура типовые (описаны в предыдущем разделе). Можно использовать биполярный КТ907 вместо КП904. Вместо истока включается эмиттер, вместо стока включается коллектор. Необходимое смещение на базу подается через мощный резистор 500м, сдвиг потенциометра 3,3к, включенного между «-» выпрямителем и нижним выводом R7, который соответственно отключен от «-» выпрямителя.Этот потенциометр устанавливает начальный ток каскада. Между ползунком потенциометра и «-» выпрямителя включен блокировочный конденсатор на малое (

На схеме рис. 5 показан усилитель мощности на лампе ГУ74Б, которому необходимо 1200В на аноде. Это напряжение равно получается сложением напряжений двух источников.Первый собран по схеме удвоения напряжения без трансформатора от сети 220 В и выдает два напряжения (относительно точки 0В): +310 В и +620 В.Этих напряжений вполне достаточно для питания экранных сеток большинства ламп с высоким анодным напряжением.


Рис.5 (кликните для увеличения)

Второй источник (его условно можно назвать «вольтодобавка») собран на трансформаторе (ТС-270). Чтобы получить общее напряжение 1200 В, на вторичной обмотке трансформатора должно быть примерно 400 В переменного тока. После выпрямления диодами V10…V17 и фильтрации конденсаторами С27, С28 постоянное напряжение получается еще примерно на 1/3 — в сумме с первым (+620 В) напряжение, необходимое для работы лампы, равно достиг.Так как эти источники работают на сложении напряжений и мощностей, то потребляемая мощность распределяется примерно пропорционально их напряжениям, а значит, можно смело использовать трансформатор с габаритной мощностью не менее половины мощности обычной трансформаторной схемы. Источник отрицательного напряжения собран на диоде V9 и конденсаторе С20. Так как схема полуволновая, то емкость С20 должна быть достаточно большой — 200 мкФ.

Вместо дросселя в управляющей сетке применен резистор R5, что делает каскад более устойчивым к самовозбуждению.

Применено последовательное питание светильника через элементы П-контура. В этом есть свои недостатки — элементы П-контура находятся под высоким напряжением, и свои преимущества — при последовательном питании КПД в диапазонах КВ несколько выше, а требования к дросселю L3 по диэлектрической прочности несколько ниже , потому что. он стоит после элементов P-контура (L5, L4).

П-контур также может быть выполнен по типовой схеме параллельного питания.

Несколько повышенные требования к конденсаторам С12, С13 — они должны иметь достаточный зазор между обкладками. С12 при заведенных пластинах ротора должен иметь зазор не менее 1,5 мм. С10, С11 должны выдерживать большие реактивные мощности при напряжении не менее 2,5 кВ. Конденсатор С9 обеспечивает технику безопасности, и его емкость не должна быть более 3000 пФ. С4, С5, С27, С28 — по 180 мкФ х 350 В.

Усилитель мощности вводится в эксплуатацию в следующей последовательности.

1.S1 включается (все остальные должны быть выключены). Начинает работать двигатель вентилятора лампы, вся схема включается при пониженном напряжении через конденсаторы С, С. «Предотвращают бросок тока на заряд конденсаторов С4, С5, С27, С28.

2. Через несколько секунд , S1 включается — подает полное напряжение на цепь, при этом на управляющей сетке лампы появляется максимальное отрицательное напряжение и полное напряжение накала — лампа прогревается

3. Через несколько минут, когда накалится лампа прогрелась, включается тумблер ВК2.Если в схеме нет аварийных режимов, включается ВК1. При работе в эфире переключение с приема на передачу осуществляется реле Р1.

Выключение усилителя осуществляется в обратном порядке.

Установка режима осуществляется резистором R1. Линейное увеличение мощности контролируется выходным индикатором PA1. Если прирост мощности прекратился или идет слишком медленно (зона насыщения), R1 нужно вернуть немного назад и зафиксировать.

С2, С1, С1″, ВК1, ВК2 должны иметь рычаги переключения из изоляционного материала. Кроме того, их целесообразно устанавливать на изолирующую декоративную накладку (изолировать от корпуса) из толстого оргстекла, текстолита и т.п.

L4 монтируется непосредственно на S2 с целью уменьшения габаритов и удобства крепления Желательно выполнить на тороидальном кольце из фторопласта, гетинакса и др.

Цепи L7, L8, L9, L10, L11, L12 такие же, как и в п.3.

Если ваш трансивер не «раскачивает» этот усилитель, не расстраивайтесь — в него можно установить еще один усилительный каскад по схеме на рис.6. Это лампы типа 6П15П, 6П18П, 6П9 (или любая другая триодная лампа достаточной мощности), включаемые триодом.


Рис.6

Накал взят от ТС-270 (-6,3 В). Общий провод подключается к точке 0В — это «-» конденсатора С5. Анодное напряжение снимается с «+» С4 (+620 В). Отрицательное напряжение снимается при параллельном соединении резистора R1 (рис. 5а). Вход-выход каскада подключен к месту обрыва (обозначен «х» на рис. 5) конденсатора С14.Данные контура те же, что и в разделе 3.

L1, L2 намотаны на феррите более толстым проводом — 0,37…0,4 мм, 25…30 витков.

С помощью этой схемотехники можно получить малогабаритные усилители (настольные с источником) с хорошей энергетикой.

Литература

1. В. Кулагин. Усилитель мощности КВ «Ретро». РЛ, 8/95, с.26.

Чтение и запись полезный

Использовать конденсатор в качестве сопротивления

Еще один способ снизить напряжение питания компрессора немного расточительный, но достаточно простой и совсем не дорогой.Отличается высокой надежностью. (Мое мнение, что он надежнее промышленного ЛАТРа.). Из недостатков метод не универсален. И вдобавок придется немного посчитать и померить, т.е. напрячься, любимый…
  Заключается он в простом — последовательно с обмоткой компрессора включается гасящий резистор. На этом резисторе гасится (падает) часть сетевого напряжения, в результате чего рабочая обмотка компрессора хронически теряет мощность. Величина этого резистора зависит не только от того, какую часть из 220 (240) Вольт мы хотим погасить, но и от мощности самого компрессора.Для простоты мы можем сосредоточиться на тех же обсуждаемых 10%, которые мы хотим погасить. Те. резистор должен «брать на себя» около 20 Вольт, а остальные 200-220 Вольт отдавать на компрессор.

Ниже приводится упрощенная методика расчета этого резистора для не электронщиков (я специально упрощаю расчет, чтобы не давать в расчетах непонятных мест, очень мало влияющих на конечный результат.)

Расчет гасящего резистора

1.Прочтите на этикетке или на днище компрессора данные о его потребляемой мощности.

Пример:

Пусть наш компрессор на 22 ватта, а для упрощения примем сетевое напряжение равным 220 вольт. Тогда ток, протекающий через компрессор, будет равен:

I = P/U = 22/220 = 0,1 Ампер

Наша задача — погасить около 20 вольт. Тогда по закону Ома сопротивление такого резистора должно быть:

Р = U/I = 20/0.1 = 200 Ом

Мощность резистора определяется по тем же простым формулам:

Р = U х I = 20 х 0,1 = 2 Вт

Мощность гасящего резистора следует брать с запасом, не менее чем на 50 % больше расчетного значения. Но лучше сделать запас побольше. Ближайшим стандартным номиналом является резистор 200 Ом мощностью 5 Вт. Если поставить резистор на 10 ватт, то будет только лучше — тогда вообще не будет греться.

Резистор может быть встроен в блок компрессора.Сделать это еще проще, — выделить для компрессора отдельный удлинитель с тройником, а резистор вмонтировать в корпус тройника, включив его последовательно с нагрузкой (т.е. с компрессором).

Повторюсь, описанный выше способ расчета номинала резистора не совсем точен. Считается все немного иначе. Но для наших целей такой приблизительный расчет вполне достаточен. Поставишь резистор на 200, 210 или 220 Ом, — на конечный результат это особо не повлияет.Отмечу только, что резисторы лучше выбирать такие же «лопатовые» или хотя бы современные отечественные. На фото пример правильного резистора. Китайские ватты, указанные на их резисторах, заметно отличаются от заявленных. И, конечно же, в меньшем направлении.

Внимание! Никакие другие устройства не могут быть включены в этот тройник. Потому что при подключении другого устройства нужно пересчитывать номинал гасящего резистора.
   Напишите «Компрессор!» Фломастером по этому тройнику, чтобы не забыть, что этот тройник перестал быть тройником общего назначения.
   (Вряд ли можно считать недопустимым расточительством выделение отдельного блока для такого жизненно важного узла, как компрессор в аквариумной системе. 😉

Выпрямители для заряда аккумуляторов, малогабаритных осветительных ламп и других устройств с рабочим напряжением меньше напряжения сети обычно подключают к нему через трансформатор или последовательно с добавочными резисторами, на которых гасится избыточное напряжение. При этом на гасящем резисторе выделяется большая мощность, которая рассеивается в виде тепла.

Но известно, что конденсатор, подключенный к цепи переменного тока, имеет частотно-зависимое сопротивление, называемое реактивным сопротивлением. С его помощью также можно подавить чрезмерное сетевое напряжение, при этом не выделяется реактивная мощность, что является большим преимуществом конденсатора перед гасящим резистором.

Так как полное сопротивление Z цепи, составленной из последовательно соединенных нагрузок с активным сопротивлением R H и конденсатора с реактивным сопротивлением X c равно Z = √R H 2 + X C 2 , прямой расчет емкости гасящего конденсатора достаточно сложен.Для его определения проще воспользоваться номограммой, представленной на рис. 1.


На ней по оси абсцисс — сопротивления RH в кОм, по оси ординат — емкости С гасящих конденсаторов в мкФ и по оси, проведенной под углом 45° к оси абсцисс, — полное сопротивление Z цепь в кОм.

Для использования номограммы сначала необходимо определить R H и Z по закону Ома или по формуле мощности.

По оси абсцисс номограммы находят расчетное значение R H и проводят от этой точки вертикальную линию, параллельную оси ординат.Затем на наклонной оси находится ранее определенное значение Z. Из исходной точки через точку Z проводится дуга, которая должна пересекать линию, проведенную параллельно оси ординат. От точки пересечения проводится линия, параллельная оси абсцисс. Точка пересечения этой линии с осью ординат укажет требуемую емкость гасящего конденсатора.

Пример 1 . Определить емкость конденсатора, который необходимо соединить последовательно с лампой 127 В мощностью 25 Вт, чтобы ее можно было включить в сеть переменного тока 220 В.Находим R H:

R H = U 2 / P = 127 2/25 = 640 Ом

где U — напряжение, на которое рассчитана лампа освещения, P — мощность лампы. Для определения Z необходимо узнать ток I, протекающий в цепи:

I = P/U = 25/127 = 0,2А

Тогда Z равно:

Z = 220/0,2 = 1100 Ом

Как найти емкость гасящего конденсатора по расчетным предварительным данным показано на номограмме жирными линиями.

Пример 2 . Мостовой выпрямитель (рис. 2) с выходным напряжением U вых = 18 В и током нагрузки IH = 20 мА необходимо запитать от сети напряжением 127 В. Найти конденсатор С 1 , который необходимо подключить в последовательно к выпрямителю, чтобы погасить избыточное напряжение.

Определить сопротивление нагрузки:

R H = U о / I H = 18 / 0,02 = 900 Ом

и полная зольность:

Для подавления напряжения можно использовать только бумажные конденсаторы, предназначенные для работы в цепи переменного тока (типов МБМ, МБГП, БМТ и др.). Их рабочее напряжение для большей надежности должно в два-три раза превышать напряжение, которое необходимо гасить.

Маломощные зарядные устройства для герметичных малогабаритных аккумуляторов, блоки питания для светодиодных ламп, блоки питания для низковольтных низковольтных устройств обычно подключаются к первичной сети переменного тока 220 вольт через понижающие трансформаторы или добавочные резисторы. При этом на гасящем резисторе выделяется большая ненужная мощность в виде тепла, а трансформаторы имеют большие габариты и массу.

Конечно, можно использовать малогабаритные трансформаторы, но из-за применения в них очень тонких обмоточных проводов надежность таких блоков питания резко снижается. Известно, что конденсатор, установленный в цепи переменного тока, имеет реактивное сопротивление, зависящее от частоты переменного тока, протекающего через его обкладки. Использование конденсаторов позволяет подавить избыточное напряжение, при этом мощность на реактивном сопротивлении не выделяется и в этом большое преимущество конденсатора перед резистором.Один из способов расчета гасящего конденсатора, сейчас хочу предложить еще один, по номограмме.
   Так как полное сопротивление Z цепи, составленной из последовательно соединенных нагрузок с активным сопротивлением Rн и гасящего конденсатора с реактивным сопротивлением Xc, равно

Прямой расчет емкости гасящего конденсатора довольно сложен.

Поэтому проще пользоваться номограммой. На ней по оси абсцисс отложены значения сопротивлений нагрузки Rн в килоомах, а по оси ординат — значения емкостей гасящих конденсаторов в микрофарадах.Ось, проведенная под углом сорок пять градусов, представляет собой полное сопротивление цепи Z в килоомах.
   Для использования номограммы необходимо определить сопротивление нагрузки — Rн. Rн = I2 R = U2 / R и полное сопротивление цепи Z.
   Пример. Мостовой выпрямитель с выходным напряжением 12 вольт и током нагрузки 120 мА должен питаться от сети переменного тока 220 вольт. Необходимо найти емкость гасящего конденсатора, включенного последовательно с диодным мостом выпрямителя.
   Во-первых, нам нужно определить сопротивление нагрузки. Rн = U/I = 12 В/0,12 А = 100 Ом. Теперь определяем полное сопротивление цепи в сети переменного тока 220 вольт. Z = 220 В/0,12 А = 1833 Ом. Далее определяем емкость гасящего конденсатора по номограмме. Для этого восстанавливаем перпендикуляр из точки на оси абсцисс, соответствующей сопротивлению 100 Ом. Через точку, расположенную на оси Z и соответствующую сопротивлению 1833 Ом, провести дугу В с центром в точке 0 до пересечения с перпендикуляром А.Получаем точку С, которую проецируем на ось Y — ось танка. Получаем необходимую емкость гасящего конденсатора, около 1,8 мкф. Все просто и удобно. Успехи. К.В.Ю.
   Использованная литература: журнал «Радио» №7 за 1970 год. Автор статьи В. Шишков
  Картинку номограммы в формате sPlan можно скачать здесь.

В радиолюбительской практике и в промышленном оборудовании источником электрического тока обычно служат гальванические элементы, аккумуляторные батареи или промышленная сеть 220 вольт.Если рация портативная (мобильная), то использование силовых аккумуляторов оправдывает себя такой необходимостью. Но если радиоприбор используется стационарно, имеет большой ток потребления, эксплуатируется при наличии бытовой электросети, то питать его от аккумуляторов практически и экономически невыгодно. Для питания различных устройств низковольтными от бытовой сети 220 вольт существуют различные виды и виды преобразователей низковольтных бытовых сетей 220 вольт. Как правило, это трансформаторные схемы преобразования.Схемы питания трансформатора строятся по двум вариантам:

1. «Трансформатор — Выпрямитель — Стабилизатор» — классическая силовая схема с простотой конструкции, но большими габаритами;

2. «Выпрямитель — генератор импульсов — трансформатор — выпрямитель — стабилизатор» представляет собой схему импульсного источника питания, имеющую небольшие габаритные размеры, но имеющую более сложную конструктивную схему.

Важнейшим преимуществом данных схем питания является наличие гальванической развязки первичной и вторичной цепей питания.Это снижает риск поражения человека электрическим током, а также предотвращает выход оборудования из строя из-за возможного замыкания токоведущих частей устройства на ноль. Но иногда возникает потребность в простой, малогабаритной схеме блока питания, в которой не принципиально наличие гальванической развязки. И тогда мы можем собрать простейшую схему питания конденсатора . Принцип его работы заключается в «поглощении избыточного напряжения» на конденсаторе. Для того чтобы понять, как происходит это поглощение, рассмотрим работу простейшего.

Делитель напряжения состоит из двух резисторов R1 и R2 . Резистор R1 — ограничительный, или иначе называемый добавочным. Резистор R2 — нагрузка ( Rn ), он же внутреннее сопротивление нагрузки.

Предположим, нам нужно получить напряжение 12 вольт из напряжения 220 вольт. Указано U2 = 12 вольт должно приходиться на сопротивление нагрузки R2 . Это значит, что остаток напряжения U1 = 220 — 12 = 208 вольт должен приходиться на сопротивление R1 .

Предположим, что в качестве сопротивления нагрузки мы используем катушку электромагнитного реле, а активное сопротивление катушки реле R2 = 80 Ом . Тогда по закону Ома ток, протекающий через обмотку реле, будет равен: Iцеп = U2/R2 = 12/80 = 0,15 ампер . Указанный ток должен протекать через резистор R1 . Зная, что на этом резисторе должно падать напряжение U1 = 208 вольт , по закону Ома определяем его сопротивление:

R1 = UR1/I контура = 208/0.15 = 1,387 Ом .

Определить мощность резистора R1: P = UR1 * I цепь = 208 * 0,15 = 31,2 Вт .

Чтобы этот резистор не грелся от рассеиваемой на нем мощности, реальное значение его мощности надо увеличить в два раза, это будет примерно 60 ватт . Размеры такого резистора довольно внушительные. И тут нам пригодился конденсатор!

Мы знаем, что любой конденсатор в цепи переменного тока имеет такой параметр, как «реактивное сопротивление» — сопротивление радиоэлемента меняется в зависимости от частоты переменного тока.Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:   где p   — число ПИ = 3,14, f   — частота Гц), С   — емкость конденсатора (фарад).

Заменив резистор R1 на бумажный конденсатор ИЗ , мы «забудем» что такое резистор внушительных размеров.

ОТ должно быть примерно равно рассчитанному ранее значению R1 = Xc = 1 387 Ом .

Преобразовав формулу, заменив значения С и Хс , определяем значение емкости конденсатора:
С1 = 1/(2*3.14 * 50 * 1387) = 2,3 * 10 -6 Ф = 2,3 мкФ

Это может быть несколько конденсаторов с необходимой суммарной емкостью, соединенных параллельно, или последовательно.

Схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть так:

Но изображённая схема будет работать, но не так, как мы планировали! Заменив массивный резистор R1 на один-два небольших конденсатора, мы выиграли в размерах, но не учли одного — конденсатор должен работать в цепи переменного тока, а обмотка реле в цепи постоянного тока.На выходе нашего делителя переменное напряжение, и его нужно преобразовать в постоянное. Это достигается введением в схему диодного выпрямителя, разделяющего входную и выходную цепи, а также элементов, сглаживающих пульсации переменного напряжения в выходной цепи.

В итоге схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть так:

Конденсатор С2 — сглаживание пульсаций. Для исключения опасности поражения электрическим током от накопленного напряжения в конденсаторе С1 в цепь R1 введен резистор, который своим сопротивлением шунтирует конденсатор.При работе схемы этому не мешает ее большое сопротивление, и после отключения схемы от сети в течение времени, определяемого в секундах, через резистор R1 происходит разряд конденсатора. Время разряда определяется по обычной формуле:

Чтобы в следующий раз не делать все вышеперечисленные расчеты, выведем окончательную формулу расчета емкости конденсатора в бестрансформаторной (конденсаторной) цепи питания.При известных значениях входного и выходного напряжения, а также сопротивления R2   (оно же — сопротивление нагрузки Rn ), значение сопротивления R1   находится в соответствии с пунктом 3 статьи «»:

Комбинирование по двум формулам находим окончательную формулу расчета емкости конденсатора бестрансформаторной цепи питания:

где Rn P1 .

Учитывая, что при работе на переменном напряжении в конденсаторе происходят процессы перезарядки, а также сдвиг фаз тока относительно фазы напряжения, необходимо взять конденсатор на напряжение 1.5…2 раза больше напряжения, которое подается в силовую цепь. При сети 220 вольт конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 400 вольт .

По приведенной выше формуле можно рассчитать значение мощности бестрансформаторной цепи питания для любого устройства, работающего в режиме постоянной нагрузки. Для работы в условиях переменной нагрузки также изменяются ток и напряжение выходной цепи. Стабилитроны или эквивалентные транзисторные схемы, ограничивающие выходное напряжение до необходимого уровня, обычно используются для стабилизации выходного напряжения.Одна из таких схем показана на рисунке ниже.

Вся схема подключена к сети 220 вольт постоянно, а реле P1 включается и выключается выключателем S1 . Полупроводниковое устройство, такое как транзистор, также можно использовать в качестве переключателя. Транзисторный каскад VT1 включен параллельно нагрузке, это исключает повышение напряжения во вторичной цепи. Когда нагрузка отключена, ток протекает через транзисторный каскад.Если бы этого каскада не было, то при отключении С1 и отсутствии другой нагрузки, на выводах конденсатора С2 напряжение могло бы достигать максимального сетевого напряжения 315 вольт.

Стоит отметить, что при расчете цепей автоматики с реле необходимо учитывать, что напряжение срабатывания реле, как правило, равно его номинальному (паспортному) значению, а напряжение удержания реле в во включенном состоянии примерно в 1,5 раза меньше номинального.Поэтому, рассчитывая приведенную выше схему, конденсатор оптимально рассчитывать на удерживающий режим, а напряжение стабилизации сделать равным номинальному (или чуть выше номинального). Это позволит всей схеме работать в режиме пониженного тока, что повышает надежность. Таким образом, для расчета емкости конденсатора С1 в цепи с коммутируемой нагрузкой параметр Uвх берем не 12 вольт, а в полтора раза меньше — 8 вольт, а для расчета ограничивающего (стабилизирующего) транзистора каскад — номинал 12 вольт. С1 = 1 / (2 * 3,14 * 50 * ((220 * 80) / 8 — 80)) = 1,5 мкФ    В качестве стабилизирующего элемента при малых токах можно использовать стабилитрон. При больших токах стабилитрон не годится — слишком мала его рассеиваемая мощность. Поэтому в данном случае оптимально использовать транзисторную схему стабилизации напряжения. Расчет стабилизирующего транзисторного каскада основан на использовании порога открытия биполярного транзистора, когда напряжение база-эмиттер достигает 0,65 вольт (на кристалле кремния).Но учтите, что у разных транзисторов это напряжение колеблется в пределах 0,1 вольта не только по типам, но и по экземплярам транзисторов. Поэтому напряжение стабилизации на практике может незначительно отличаться от расчетного значения.
  Расчет делителя смещения каскада стабилизации проводится все по тем же формулам делителя напряжения, при известном Uвх.дел. = 12 вольт , Uвых.разд. = 0,65 вольта и ток транзисторного делителя, который должен быть примерно в двадцать раз меньше тока, протекающего через конденсатор С1 .Этот ток легко найти: Идеал. = Уин.дел. /(20*Rн)=12/(20*80)=0,0075 ампер где — сопротивление нагрузки, в нашем случае это сопротивление обмотки реле Р1 равное 80 Ом .

Номиналы резисторов R1 и R2 определяются по формулам, опубликованным ранее в статье «»: , , где Rобщ — суммарное сопротивление резисторов делителя смещения VT1 , которое находится по закону Ома :

Итак: Rобщ = 12/0.0075 = 1600 Ом ;

R3 = 0,65 * 1600/12 = 86,6 Ом 82 Ом ;

R2 = 1600 — 86,6 = 1513,4 Ом , в номинальном диапазоне ближайший номинал 1,5 кОм .

Зная падение напряжения на резисторах и ток делителя, не забудьте рассчитать их суммарную мощность. С запасом габаритную мощность R2 выбираем на 0,25 Вт, а R3 — на 0,125 Вт.А вообще вместо резистора R2 лучше поставить стабилитрон, в данном случае это может быть Д814Г, КС211 (с любым индексом), Д815Д, или КС212 (с любым индексом). Я специально научил вас, как рассчитать резистор.

Транзистор также подбирается с запасом мощности, падающей на его переход. Как подобрать транзистор в такие стабилизирующие каскады хорошо описано в статье « ». Для лучшей стабилизации можно использовать схему «составной транзистор».

Думаю, что статья достигла своей цели, «разжевали» все до мелочей.

Утвержденный способ преодоления затрат и пространства

Как правило, понижающий трансформатор или импульсный источник питания преобразует высокое напряжение сети переменного тока в низкое напряжение переменного тока. Затем он способствует преобразованию в желаемое низкое напряжение постоянного тока. Несмотря на эффективность, этот процесс является дорогостоящим и требует больше места при разработке или производстве продукта. И поэтому, чтобы уменьшить проблемы, мы используем бестрансформаторный блок питания. Сегодня мы более подробно рассмотрим бестрансформаторный блок питания.Таким образом, мы обсудим его рабочие типы и дадим простые схемы бестрансформаторного источника питания, которые вы можете попробовать.

Понижающий трансформатор А

Что такое бестрансформаторный блок питания?

Как следует из названия, бестрансформаторный источник питания вырабатывает низкое постоянное напряжение из высокого переменного напряжения без трансформаторов или катушек индуктивности.

(индукторы)

Принцип работы

Принцип работы бестрансформаторного источника питания заключается в преобразовании высоковольтного однофазного переменного тока в низкое постоянное напряжение.В концепции используется схема делителя напряжения, работающая без катушек индуктивности или трансформаторов. Кроме того, цепь питания включает в себя такие процессы, как ограничение пускового тока, разделение напряжения, регулирование и выпрямление.

Схема выше работает следующим образом.
  • Мы стремимся преобразовывать однофазный переменный ток высокого напряжения (230 В/120 В) в необходимое низкое напряжение постоянного тока (5 В/3 В/12 В).
  • Диоды выпрямляют и регулируют высокое напряжение переменного тока до низкого постоянного напряжения.
  • Кроме того, конденсатор (в последовательном соединении с сетью переменного тока) ограничивает поток переменного тока из-за своего реактивного сопротивления. Таким образом, ток достигает определенного значения в соответствии с типом бестрансформаторного источника питания. Во всех случаях в источнике питания предпочтительнее использовать конденсатор с рейтингом X.
  • Кроме того, резистор помогает при избыточном токе и рассеивании тепла.
  • Затем мостовой выпрямитель снимает напряжение с цепи и в процессе выпрямления стабилизирует пиковое напряжение.
  • Подключение к светодиодной лампочке окончательно проверяет работоспособность схемы.

Типы бестрансформаторных источников питания

Два основных типа бестрансформаторных источников питания включают в себя;

Резистивный бестрансформаторный блок питания

В резистивном бестрансформаторном источнике питания используется гасящий резистор. Его сопротивление также помогает в удалении избыточного тепла. Часто рекомендуется использовать резистор с двойной номинальной мощностью, поскольку он рассеивает большую мощность.

Емкостный бестрансформаторный источник питания

И наоборот, емкостной бестрансформаторный источник питания имеет низкие потери мощности и тепловыделение. Здесь конденсатор с рейтингом X (на 400 В, 230 В или 600 В) является конденсатором, снижающим напряжение, и он сбрасывает избыточное напряжение.

  1. Преимущества и недостатки использования бестрансформаторной схемы питания

Преимущества

  • Во-первых, его конструкция дешева и подходит для маломощных приложений по сравнению со схемами на основе трансформаторов.
  • Кроме того, он менее громоздкий и компактный, поэтому требует меньше места.

Недостатки

  • Цепь бестрансформаторного источника питания не может генерировать большой выходной ток (1 Ампер). Таким образом, он отдает предпочтение только приложениям, требующим тока меньше или равного 1 Ампер.
  • Тогда отсутствует изоляция цепи от напряжения сети переменного тока, что представляет опасность для обработчика.
  • Кроме того, чрезмерное тепловыделение влияет на выходное напряжение.
  • Наконец, он допускает скачки напряжения, которые в конечном итоге могут вывести из строя схемы питания и силовые цепи.

К счастью, приведенные ниже примеры схем дают решения некоторых проблем. Итак, продолжайте читать.

Описание четырех простых схем бестрансформаторного источника питания

Базовая бестрансформаторная конструкция

Базовая бестрансформаторная схема

Схема работы и конструкция  

  • C1 снижает высокое значение переменного тока (сеть 120 В или 220 В) до более низкого постоянного тока для лучшей выходной нагрузки постоянного тока.
  • Во-вторых, всякий раз, когда вы отключаете цепь от сетевого входа, R1 обеспечивает путь разряда для высокого напряжения C1. Таким образом, вы предотвращаете любой скачок напряжения на контактах вилки, когда C1 не подключен к основному источнику питания.
  • Затем D1-D4 являются мостовыми выпрямителями. Они преобразуют низкий переменный ток из C1 в низкий постоянный ток.
  • Результирующее постоянное напряжение теперь высокое для большинства низковольтных устройств, кроме реле. Диод Зенера шунтирует высокое напряжение до рекомендованного значения, как вам нужно.
  • Далее у нас есть R2 в качестве токоограничивающего резистора.C1 обеспечивает короткое замыкание только на миллисекунды на входе сети переменного тока первого приложения. Несколько миллисекунд допускают подачу переменного тока в цепь, но могут разрушить выходную нагрузку. Таким образом, R2 предотвращает повреждение.
  • Наконец, C2 действует как конденсатор фильтра. Он генерирует плавные пульсации 100 Гц от мостовых выпрямителей до более чистого постоянного тока.

Модернизация бестрансформаторного источника питания со стабилизацией напряжения

Здесь мы перейдем от емкостной цепи питания к бестрансформаторному источнику питания, стабилизированному переменным или безбросковым напряжением.

Схема перехода на стабилизированный по напряжению бестрансформаторный источник питания.

Схема/эксплуатация

  • Диоды IN4007 выпрямляют сетевое напряжение, а конденсатор 10 мкФ/400 В фильтрует его. Тогда результирующее пиковое напряжение, выпрямленное из сети, достигает 310В.
  • База TIP122 (также можно использовать MJE13005) конфигурирует сеть делителя напряжения, поддерживая таким образом требуемое выходное напряжение.Кроме того, вы можете получить 12 В, установив потенциометр 10 кОм на землю/эмиттер TIP122.
  • Конденсатор 220 мкФ/50 В создает мгновенное нулевое напряжение на базе для переключения при выключении во включенной цепи.
  • Далее, в период включения, дроссель через катушку ограничивает попадание пусковых токов в цепь. Кроме того, он обеспечивает высокую устойчивость, тем самым предотвращая возникновение повреждений.

Еда на вынос; Вы также можете использовать регулятор напряжения IC7805, чтобы получить приложенное пониженное напряжение или 5В.

Цепь бестрансформаторного источника питания с переходом через ноль

Наш третий проект в основном относится к емкостному бестрансформаторному источнику питания для обнаружения пересечения нуля. Это потому, что конденсаторы замыкаются на несколько миллисекунд, когда на них подается напряжение питания. После этого он заряжается и возвращается к указанному выходному уровню.

Схема и эксплуатация

Схема бестрансформаторного источника питания с пересечением нуля

Переход через ноль в сети переменного тока

Основной потенциал переменного тока включает в себя циклы напряжения, которые возрастают и падают от нуля до максимума или наоборот в зависимости от полярности.

Итак, когда напряжение сети приближается к пику цикла, она имеет высокий ток и напряжение. Включение емкостного источника питания вызывает прорыв высокого напряжения через нагрузку постоянного тока и источник питания.

И наоборот, при переходе сети через нуль в сеть по мере приближения к нулевой фазе подается слабое напряжение и ток. Таким образом, включение любого устройства сейчас безопасно и не может вызвать скачков тока.

Вкратце, включение емкостного источника питания при прохождении входного переменного тока через нулевую фазу предотвращает выброс тока.

Как это работает
  • Включение питания изначально поддерживает выключенный симистор из-за отсутствия драйвера затвора. Кроме того, нагрузка, подключенная к мостовой сети, остается в выключенном состоянии.
  • Затем напряжение питания с выхода конденсатора 105/400 В проходит через контакт 1/2 микросхемы октопары, чтобы попасть на ИК-светодиод. ИК-светодиод помогает контролировать и обрабатывать ввод. Следовательно, когда схема обнаруживает, что цикл переменного тока приближается к точке пересечения нуля, внутренний переключатель переключается.
  • Наконец, срабатывает симистор, тем самым поддерживая включенное состояние устройства до тех пор, пока вы снова не включите или выключите его.

Переключение бестрансформаторного источника питания с использованием ИС 555

Окончательное решение включает в себя использование IC 555 в моностабильном режиме для регулирования скачка напряжения. Кроме того, IC 555 включает в себя концепцию схемы переключения с пересечением нуля.

555 таймер IC

Источник; Google Creative Commons

Определение переключения при пересечении нуля

Синусоида в сети переменного тока начинается с отметки нулевого потенциала.Затем оно постепенно повышается до точки пикового напряжения (120 или 220). После этого он возвращается к исходной нулевой вероятной отметке. Мы называем цикл положительным циклом.

Таким образом, после положительного цикла форма сигнала будет опускаться и снова проходить описанный выше процесс. Однако он движется в отрицательном направлении, пока не достигнет нулевой отметки. В зависимости от требований к сети электроснабжения цикл может происходить от 50 до 60 раз в секунду.

Когда сигнал входит в цепь, любая точка без нуля прерывает выброс при включении.Непосредственная причина связана с высоким током формы волны. Во избежание каких-либо проблем нагрузка должна находиться напротив выключателя ON во время пересечения нуля. Таким образом, постепенный подъем не будет опасен.

Коммутация бестрансформаторной схемы с использованием IC555

Работа цепи

Из нашей принципиальной схемы выше;

  • Четыре диода 1N4007 работают в стандартной конфигурации мостовых выпрямителей, при этом катодный переход создает пульсации с частотой 100 Гц.
  • Делитель потенциала 47k/20K сбрасывает частоту 100 Гц, которая позже попадает на положительную шину IC555. Потенциал получает регулирование, затем C1 и D1 фильтруют его.
  • Через резистор 100к на базу Q1 тоже поступает потенциал.
  • Когда напряжение в сети переменного тока выходит за пределы (+) 0,6, Q1 остается в выключенном состоянии. Однако, если сигнал переменного тока становится ниже (+)0,6 Вольт, включается Q1. Кроме того, он заземляет контакт 2, а затем создает положительный выходной сигнал на контакте 3 микросхемы.
  • После этого выход ИС включает нагрузку и тринистор и сохраняет состояние до истечения периода ММВ.Затем начинается новый цикл.
  • Стабильное время включения создает дополнительный ток в нагрузке, что способствует яркому свечению светодиода. Вы также можете изменить предустановку 1M, чтобы установить время включения вашего моностабильного устройства. Схема IC555 получает ограничение при почти нулевом переменном токе, следовательно, нет скачка напряжения во время включения.

Применение бестрансформаторного источника питания

Применения бестрансформаторного источника питания в основном включают недорогие и маломощные устройства, такие как;

  • Аналого-цифровые преобразователи,
  • Светодиодные лампы,

(светодиодные лампы)

  • Системы цифровой связи,
  • Зарядные устройства для мобильных устройств,
  • Электронные игрушки,
  • Телевизионные приемники,
  • Аварийное освещение,

(аварийное освещение)

  • Телекоммуникационные системы и 
  • Регулятор напряжения и цепи делителя.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.