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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Растительная целлюлоза для костных имплантатов 01.04.2019 Исследователи из Университета Британской Колумбии и Университета МакМастера (Канада) получили воздушное, пенистое вещество, которое можно впрыскивать в организм и обеспечивать "строительные леса" для роста новой кости. Новые материал сделан путем обработки нанокристаллов, полученных из растительной целлюлозы. Кристаллы соединяются и образуют прочную, но легкую губку - аэрогель, - которая может сжиматься или расширяться по мере необходимости, чтобы полностью заполнить костную полость. Новый целлюлозный нанокристаллический аэрогель - более эффективная альтернатива нынешним синтетическим материалам. Чтобы в этом убедиться, исследовательская группа провела эксперимент с лабораторными крысами. Грызунов разделили на две группы, лишь одной из которых вживили имплантаты аэрогеля. Через три недели у крыс с имплантатами кости росли на 33% быстрее, чем у второй группы, а через 12 недель - на 50% быстрее. Подобные "строительные леса" из наноцеллюлозы можно будет в будущем использовать в качестве зубных имплантатов. Кроме того, полезными они будут и во время операций по замене позвоночных дисков. Как только поврежденная кость достаточно окрепнет, имплантат должен будет распасться на нетоксичные компоненты, которые не нанесут урона организму.

Другие интересные новости:

▪ Электроавтобусы с быстрой подзарядкой

▪ 28-нанометровая встраиваемая флэш-память для микроконтроллеров

▪ Умный дверной замок US:E

▪ Плохой сон вредит любви

▪ Виртуальный мобильный оператор Google Project Fi

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Предварительные усилители. Подборка статей

▪ статья Плевако Федор Никифорович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что представляют собой физические двойные звезды и как их различают по способу наблюдения? Подробный ответ

▪ статья Ячмень мышиный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Свойства ветра. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Маленькая мышка с большой родней. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026