Импульсный стабилизатор конденсаторного блока питания

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

Автор публикуемой статьи делится опытом применения импульсных стабилизаторов выходного напряжения в бестрансформаторных блоках питания с балластным конденсатором.

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.

В предлагаемом стабилизированном источнике питания с регулируемым выходным напряжением (см. схему) параллельно выходу диодного моста VD1 включен аналог неуправляемого четырехслойного диода (динистора) [5], выполненный на комплементарной 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 VТ1, а затем и VТ2. 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 9,94 В 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.

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.

Автор: Н.Цесарук, г.Тула

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Зарядные устройства помогут электросетям 05.10.2012 Принцип работы умного зарядного устройства основан на учете суточных колебаний частоты переменного тока в электросети. Даже если она номинально составляет, к примеру, 50 герц, ее фактическое значение постоянно меняется в пределах между 49,9 и 50,2 герцами. Эти колебания отражают изменение баланса между потребителями и производителями электроэнергии. Ученые из Корнельского университета показали, что анализ колебаний частоты в электросети может помочь сбалансировать потребление энергии. Для этого инженеры создали зарядное устройство для ноутбука, которое потребляет энергию тогда, когда в электросети имеется избыток производительных мощностей, и прекращает зарядку, когда потребление вновь возрастает. Включение и выключение устройства контролируется микроконтроллером с установленным значением низкого и высокого порогов частоты тока. Влияние ноутбуков на общую стабильность электросети при условии полного перехода на "умные" зарядные устройства авторы называют "значительным" в масштабе отдельно взятой Великобритании. Тем не менее, подробные расчеты этого влияния в работе отсутствуют. Также неясно, как периодические переходы аккумуляторов между разными режимами работы могут повлиять на продолжительность их жизни.

Другие интересные новости:

▪ Перья динозавра

▪ Футболист под контролем

▪ Эффективный инфракрасный светодиодный кристалл от Osram

▪ Внешние жесткие диски для пользователей соцсетей

▪ Оптимизм - это ключ к долголетию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Иоганн Кристоф Фридрих фон Шиллер. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как полуметровые акулы успешно охотятся на морских обитателей любых размеров? Подробный ответ

▪ статья Управляющий отделением банка. Должностная инструкция

▪ статья Инфракрасный генератор визитной карточки с шифратором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Марийские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026