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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Трехмерная сканирующая система 10.04.2013 Специалисты из шотландского Heriot-Watt University создали оригинальную сканирующую систему, которая позволяет создать объемную модель объекта, находящегося на расстоянии почти 1 км. Речь идет не о стереоснимке, а именно о трехмерной, объемной, модели высокого разрешения, которую можно "покрутить" и рассмотреть с разных сторон. До сих пор сделать такую модель можно было только после съемки объекта с различных ракурсов, но новая технология time-of-flight (ToF) позволяет сделать это с большого расстояния и фактически из одной точки. Технология ToF в настоящее время широко используется для машинного зрения. В Heriot-Watt University ее творчески переработали и создали "дальнобойный" аппарат для объемного фотографирования. Суть технологии в следующем: маломощный инфракрасный лазерный луч быстро сканирует объект, пиксель за пикселем регистрируя время полета фотонов туда/обратно. Система имеет разрешение в считанные миллиметры, поскольку оснащена сенсором, способным улавливать отдельные фотоны. Новый сканер особенно хорош, если нужно обнаружить объекты, скрытые за каким-либо "хаотическим нагромождением" предметов, например, листвой деревьев. Тем не менее, пока он не может сделать детальный снимок человеческого лица - на снимках оно выглядит темным пятном. Это из-за того, что на длинных волнах человеческое лицо не отражает достаточно большое число фотонов. Тем не менее, отражательная способность кожи может меняться при различных обстоятельствах, например, можно отличить сухую кожу от вспотевшей. Также новый сканер легко отличает манекен от живого человека. В настоящее время разработчики планируют увеличить быстродействие сканирующей системы: пока что снимок высокого разрешения можно получить лишь за 5-6 минут, хотя теоретически это можно сделать всего за несколько секунд. Существующая задержка связана со слишком медленной обработкой изображения на компьютере. Планируется использовать быстродействующие твердотельные диски (SSD) и более мощный компьютер. По расчетам исследователей, это сократит время обработки изображения до 1 минуты. В долгосрочной перспективе будут применяться специализированные процессоры, которые справятся с задачей еще быстрее. Кроме того, разработчики планируют увеличить дальность сканирования до 10 км и уменьшить габариты устройства.

Другие интересные новости:

▪ Смартфон LG G Pro Lite Dual (D686)

▪ Новые сенсоры ISOCELL от Samsung

▪ Крылья сложные и сложенные

▪ Услышать молекулы

▪ Беспроводной сабвуфер Sonos Sub Mini

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Устройства защитного отключения. Подборка статей

▪ статья Не ударить лицом в грязь. Крылатое выражение

▪ статья В какой стране дети добираются до школы, переправляясь через реку по стальным тросам? Подробный ответ

▪ статья Облицовщик-плиточник. Должностная инструкция

▪ статья Пробник для проверки оксидных конденсаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Индуктивности. Кодовая маркировка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026