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:

Преимущества апельсинового сока перед свежими фруктами 13.01.2025

Апельсиновый сок - один из самых популярных напитков во всем мире, ассоциируемый с пользой для здоровья и укреплением иммунитета. Однако ученые продолжают изучать, как его свойства соотносятся с эффектами употребления самих свежих апельсинов. Недавние исследования показали, что сок может обладать даже большими преимуществами для организма, чем цельные плоды. Апельсины известны высоким содержанием витамина C, который является важным элементом для поддержания иммунной системы. Кроме того, в их составе присутствуют каротиноиды и флавоноиды, которые оказывают антиоксидантное действие и помогают организму бороться с воспалительными процессами. Один средний апельсин покрывает суточную потребность организма в этом важнейшем витамине. Несмотря на это, исследователи Университета Хоэнхайма в Германии пришли к выводу, что апельсиновый сок может быть более полезным, чем сами плоды. Под руководством доктора Джулиана Ашоффа ученые изучали, как организм усваивает питательные вещества из свежих ...>>

Домашние устройства для майнинга и обогрева от Canaan Inc 13.01.2025

Компания Canaan Inc, лидер в производстве оборудования для майнинга криптовалют, представила два инновационных устройства - Avalon Mini 3 и Avalon Nano 3S. Эти новые модели открывают возможности для эффективной добычи биткоина в домашних условиях, предлагая при этом дополнительные функции, которые делают их привлекательными для широкого круга пользователей. Avalon Mini 3 выделяется своим уникальным подходом, объединяющим добычу криптовалюты и функцию обогрева. Устройство имеет хешрейт 37,5 Th/s, что позволяет эффективно добывать биткоин, а выделяемое тепло может использоваться для обогрева жилых помещений. Этот подход делает устройство двойного назначения особенно актуальным в холодное время года, помогая снизить затраты на электроэнергию. Управление установкой осуществляется через мобильное приложение, что делает ее использование удобным и интуитивным. Компания подчеркивает экологическую составляющую своего продукта. По словам представителей Canaan, Avalon Mini 3 способствует ум ...>>

Мозг сохраняет старые воспоминания, не вытесняя их новыми 12.01.2025

Новое исследование нейробиологов проливает свет на удивительный процесс, благодаря которому новые воспоминания не замещают старые. Ученые обнаружили, что в мозге млекопитающих процессы формирования новых воспоминаний и закрепления старых происходят в разные моменты, чередуясь во время медленной фазы сна. Хотя исследования проводились на мышах, ученые предполагают, что аналогичные механизмы действуют и у человека, что открывает перспективы лечения таких нарушений памяти, как деменция. Известно, что во время сна мозг активирует воспоминания, способствуя их закреплению. В этом процессе ключевую роль играет гиппокамп - структура мозга, которая воспроизводит воспоминания, передавая их для долгосрочного хранения в неокортекс. Активность гиппокампа можно отслеживать по так называемым резким мозговым волнам, которые сигнализируют о воспроизведении определенной информации. Однако долгое время оставалось загадкой, как мозг разделяет новые и старые воспоминания, чтобы избежать их смешивания. ...>>

Случайная новость из Архива Ультракороткофокусный лазерный проектор Xgimi Aura 25.10.2021 Компания Xgimi выпустила новый ультракороткофокусный лазерный проектор Xgimi Aura. Новинка способна проецировать 80-дюймовое изображение, находясь на расстоянии всего 10,9 см от стены. С расстояния 44,1 см проектор создаст картинку размером 150 дюймов. Xgimi Aura проецирует изображение с разрешением 4K, HDR10, яркостью 2400 лм (ANSI), охватом цветового пространства REC.709 90% и DCP-P3 80%. В основе проектора лежит однокристальная система MT9629, предусмотрена восьмиточечная коррекция трапецеидальных искажений и ручная коррекция фокусировки. В наличии 2 ГБ ОЗУ, 32 ГБ флэш-памяти, Wi-Fi 802.11ac и Bluetooth 5.0, 3 порта HDMI 2.0, 3 порта USB 2.0, порт Gigabit Ethernet, оптический порт и выход на наушники. Проектор работает под управлением операционной системы Android TV 10, имеет 4 динамика Harmon-Kardon мощностью 15 Вт с поддержкой звука Dolby и DTS. Габариты устройства составили 606 х 401 х 139.5 мм при весе 14,93 кг.

Другие интересные новости:

▪ Биметаллические провода снижают силу тока

▪ Гарнитура Logitech G Pro X

▪ Носимый датчик предупредит о риске инсульта

▪ Радар питается от батарейки

▪ Гиперболы гиперпетли

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы. Подборка статей

▪ статья Как один человек. Крылатое выражение

▪ статья Почему у змей нет ног? Подробный ответ

▪ статья Осот желтый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Имитатор песочных часов на светодиодах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автоматика и телемеханика. Автоматическое регулирование частоты и активной мощности (АРЧМ). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025