Конденсаторно-стабилитронный выпрямитель

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы

 Комментарии к статье

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

В статье предлагается усовершенствовать традиционный мостовой выпрямитель такого блока заменой двух диодов стабилитронами. 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 . Блок питания КВС превосходит традиционный трансформаторный и импульсный с бестрансформаторным входом 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 U_ст.

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 U_ст 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 .

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

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

Таблица 1

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

Таблица 2

Причина этого заключена в том, в КСТВ конденсатор фильтра, заряженный до значения напряжения U_ст, 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 U_ст 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 U_ст), 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 отсутствует, 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 присутствует 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 [4,5].

Литература

1. Сергеев Б. Исследование возможности применения конденсаторных ИВЭП. - Электросвязь, 1994, №6, с.25-27.
2. Сергеев Б. Предельные возможности применения конденсаторных источников вторичного электропитания. - Электросвязь, 1996, №2, с.38-40.
3. Бирюков С. Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором. - Радио, 1997, №5, с.48-50.
4. Водяницкий Ю. Защитит автомат. - Моделист-конструктор, 1994, №10, с.14,15.

Автор: Кузнецов А.; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Гены против гравитации 27.03.2015 Устройство живых организмов зависит от того, где они живут, и огромное количество самых разных факторов определяют и строение тела, и физиологию, и поведение - хоть у бактерий, хоть у людей. Среди таких факторов можно выделить самые универсальные, которые легко перечислить: например, температуру среды, или влажность, или концентрацию кислорода в воздухе или воде. Но есть кое-что, о чем вспоминают довольно редко. Речь идет о силе гравитации, которая действует на всех и всегда. Могла ли она сыграть свою роль в формировании облика живых существ? Биологи довольно давно задаются этим вопросом: так, еще 100 лет назад Д’Арси Томпсон высказал предположение, что у животных форма тела во многом определяется силой тяжести, и если бы она была на Земле вдвое больше, никакого прямохождения у приматов не выработалось, и вообще все четвероногие были бы коротконогими и передвигались, как ящерицы. По-видимому, эволюция должна была как-то отозваться на гравитационный фактор, но что за молекулярно-клеточные механизмы помогли нам приспособиться к гравитации, удается узнать только сейчас. Макото Фурутани-Сейки (Makoto Furutani-Seiki) вместе со своими коллегами из Университета Бата и при участии исследователей из Японии, Австрии и США сумели найти ген, который отвечает за формирование у животных "трехмерного" тела. Когда его отключали у рыб, развитие тканей нарушалось, друг относительно друга они располагались неправильно, и все тело сильно уплощалось в направлении действия гравитационной силы. Если он не работал в культивируемых человеческих клетках, они переставали объединяться в объемные скопления. В статье в Nature авторы пишут, что этот ген, называемый YAP, служит регулятором молекулярной машины, от которой зависят механические силы в клетках и между ними - правильное распределение таких сил необходимо для создания большинства органов и частей тела. Грубо говоря, благодаря YAP мы можем противостоять гравитации и вообще обладать более-менее объемным, а не плоским, телом. Как именно работает антигравитационный ген, как и когда он включается и что за другие гены находятся у него в подчинении, нам еще предстоит выяснить. Дальнейшие эксперименты здесь не только позволят узнать, почему мы стали выглядеть так, как выглядим сейчас, но и помогут разработать надежные методы создания искусственных органов. Управляя генетической системой, отвечающей за "объемность" органа, мы сможем, например, выращивать в лаборатории печень или почку нужных размеров, которые не будут отличаться от настоящих - чтобы потом пересадить их взамен испортившихся.

Другие интересные новости:

▪ Сверхкомпактная сеть 4G

▪ Решена главная проблема литиевых аккумуляторов нового поколения

▪ Физическая теория сверхпроводимости поставлена под сомнение

▪ Телевизор с жестким диском от Sanyo

▪ Боевой лазер HELIOS

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Устройства защитного отключения. Подборка статей

▪ статья Поле битвы после победы принадлежит мародерам. Крылатое выражение

▪ статья Кто такие гладиаторы? Подробный ответ

▪ статья Обойщик салонов автобусов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Изготовление трансформаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Маломощный линейный усилитель на 430 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025