Be transformatoriaus maitinimo šaltinio gesinimo kondensatoriaus skaičiavimas internetu (10+)
Maitinimo šaltiniai be transformatorių – be transformatoriaus maitinimo šaltinio gesinimo kondensatoriaus skaičiavimas internetu
Bet schema (A1) neveiks, nes srovė teka per kondensatorių tik viena kryptimi. Jis greitai įkraus kondensatorių. Po to įtampa grandinėje nebebus tiekiama. Būtina, kad kondensatorius, įkrautas per vieną pusę, galėtų išsikrauti per kitą. Tam schemoje (A2) pristatė antrąjį diodą.
Tinklo įtampa yra tarp gnybto, pažymėto 220 V, ir bendro laido. Rezistorius R2 reikalingas norint apriboti srovės bangą. Kai grandinė veikia stacionariu režimu esant tinklo įtampai gera kokybė, nėra srovės šuolių. Bet įjungimo momentu galime pasiekti ne nulinę įėjimo įtampos reikšmę (kuri būtų optimali), o bet kurią, iki amplitudės vienos. Tada kondensatorius iškraunamas, todėl žemos įtampos dalis bus tiesiogiai prijungta prie 310 V tinklo įtampos amplitudės. Būtina, kad šiuo metu diodai neišdegtų. Už tai:
[Rezistorius R2, Ohm] = 310 / [Didžiausias leistinas vienkartinis srovės impulsas per diodą, A]
Deja, straipsniuose klaidų pasitaiko periodiškai, jos taisomos, straipsniai papildomi, tobulinami, ruošiami nauji. Prenumeruokite naujienas, kad būtumėte informuoti.
Jei kas neaišku, būtinai klauskite!
Užduok klausimą. Straipsnio diskusija. žinutes.
Labas vakaras. Kad ir kaip stengiausi, naudodamas aukščiau pateiktas 1.2 pav. formules negalėjau gauti kondensatorių C1 ir C2 talpos verčių su nurodytomis jūsų lentelėje pateiktomis duomenų reikšmėmis ( Uin ~ 220V, Uout 15V, Iout 100mA, f 50Hz). Turiu problemą, įjunkite mažo dydžio nuolatinės srovės relės ritę -25V darbinei įtampai į tinklą ~ 220V, ritės darbinė srovė I = 35mA. Gal aš ne kažkas
Generatoriaus ir reguliuojamo impulsų darbo ciklo schema, valdoma...
Operaciniai stiprintuvai K544UD1, K544UD1A, K544UD1B, 544UD1, 544UD1A, 5...
Operacinių stiprintuvų 544UD1 charakteristikos ir pritaikymas. Pinout...
Didelio našumo impulsinis garso stiprintuvas. Kvadratai. Transliavimas. Garsas...
Didelio našumo perjungiamas garso stiprintuvas masiniams renginiams įgarsinti ir kt...
Parametrinis lygiagretus įtampos reguliatorius. Schema, dizainas...
Lygiagretaus stabilizatoriaus skaičiavimas ir projektavimas. Taikymo ypatybės. ...
Maitinimo blokai be transformatorių yra lengviau gaminami ir pigesni nei transformatoriniai, tačiau jie kelia tam tikrą pavojų žmogaus gyvybei montavimo, remonto ir eksploatacijos metu. Neatsargus prisilietimas prie laidžios dalies ir įžeminto paviršiaus vienu metu gali baigtis labai blogai.
Grandinės be galvaninės izoliacijos naudojamos tose konstrukcijose, kur nereikalingas nuolatinis žmogaus buvimas arba užtikrinama patikima izoliacija nuo elektros smūgio. Verta paminėti, kad tokius maitinimo šaltinius patartina naudoti tik esant mažoms apkrovos srovėms, nes priešingu atveju būtinų komponentų dydis ir kaina išauga labai greitai.
Yra šių tipų be transformatorių maitinimo šaltiniai:
- su balastiniu rezistoriumi įvesties grandinėje;
- su balastiniu kondensatoriumi įvesties grandinėje;
- su impulsiniu neizoliuotu AC/DC keitikliu.
Balastiniai rezistoriai ir kondensatoriai gesina perteklinę tinklo įtampą. Atitinkamai, rezistoriai turi būti įvertinti daugiau galios išsklaidymas, o kondensatoriai turi būti plėveliniai, pavyzdžiui, K73-17, pageidautina, kurių darbinė įtampa ne mažesnė nei 630 V. Reikalinga atsarga, nes šios klasės kondensatoriams CAS leistina kintamoji įtampa 50 Hz dažniu yra daug mažesnis už leistiną nuolatinė įtampa KDC (6.2 lentelė).
Balasto tipo grandinės „nemėgsta“ dažno įjungimo / išjungimo, nes iš pradžių atsiranda įtampos šuolių. Jei įmanoma, geriau apsieiti be tinklo perjungimo jungiklio, kuris žymiai pailgins įrenginio tarnavimo laiką. Optimali balastinių grandinių apimtis yra mažos galios įrenginiai, veikiantys visą parą.
Impulsinio tinklo be transformatoriaus įtampos keitikliai vadinami AC / DC („kintamoji“ kintamoji į „pastovią“ DC). Jie užtikrina didelį efektyvumą ir mažus matmenis, tačiau sukuria pakankamai aukšto dažnio ir amplitudės impulsinį triukšmą. Be to, šiuose keitikliuose naudojamos mikroschemos nėra iš pigių ir plačiai paplitusių.
Ant Fig. 6.3, a ... m pavaizduotos betransformatorinės maitinimo grandinės su balastiniais rezistoriais ir kondensatoriais, o pav. 6.4, a ... g - su impulsinių AC / DC keitiklių mikroschemomis.
Ryžiai. 6.3. Be transformatoriaus maitinimo grandinės su balastiniais elementais (pradžia):
a) diodai VD1 ... VD4 turi atlaikyti ne mažesnę kaip 400 V atvirkštinę įtampą. Rezistoriai Rl, R2 yra zenerio diodo VD5 balastas. Rezistoriaus R3 varža parenkama taip, kad išėjimo įtampa esant bet kokiai apkrovos srovei neviršytų +5,25 V. LPF ant elementų C1, R3, C2 išlygina 100 Hz dvigubo dažnio tinklo raibuliavimą;
b) panašus į Fig. 6.3, a, tačiau lygiagrečiai balastiniai rezistoriai pakeičiami nuosekliai sujungtais rezistoriais RL..R3, RC filtras pakeičiamas LC filtru LI, C1 ir pridedamas FUI saugiklis. Didžiausia leistina srovė per droselį LI turi būti nežymiai didesnė už apkrovos srovę;
c) užbaigti klasikinė schema maitinimo šaltinis su balastiniu kondensatoriumi C1. Rezistorius R1 riboja pradinę kondensatoriaus C2 įkrovimo srovę ir yra privalomas tokiose grandinėse. Atjungus kištuką nuo 220 V tinklo rezistorius R2 greitai iškrauna kondensatorių C1. Diodų VD1 surinkimas išlygina įtampą ir gali būti pakeistas dviem 1 tipo N4004 ... 1 N4007 diodais. Kondensatorius C2 išlygina tinklo bangavimą, o kondensatorius C3 pašalina RF trikdžius. Išėjimo įtampa priklauso nuo Zenerio diodo VD2 parametrų ir apkrovos srovės;
d) maitina trifazis tinklas per balastinius rezistorius RL..R3. VD4 zenerio diodas reikalingas, kad DA1 lustas nesugestų nuo aukštos įvesties įtampos, kai nutrūksta apkrova +5 V grandinėje arba smarkiai sumažėja srovės suvartojimas;
Ryžiai. 6.3. Be transformatoriaus maitinimo grandinės su balastiniais elementais (tęsinys):
e) Zenerio diodai VD3, VD4 turi padidintą 1 ... 3 W galios sklaidą ir atlieka preliminarų įtampos apribojimą. DA I lusto stabilizatorius suteikia išėjimo įtampą;
f) pilnos bangos lygintuvas su diodiniu tilteliu VD1 ir maitinimo šaltinio indikatoriumi. Rezistorius R3 nustato apkrovos srovę, taip pat HLI indikatoriaus ryškumą. Išėjimo įtampa priklauso nuo Zenerio diodo VD2 parametrų ir apkrovos srovės;
g) dvipolis maitinimo šaltinis. Norint užtikrinti visišką grandinės simetriją, +5 ir -5 V grandinėse pageidautina užtikrinti vienodas srovės apkrovas;
h) išėjimo įtampos padalijimas į dvi atskiras šakas, siekiant pašalinti abipusius trukdžius, pavyzdžiui, maitinti MK ir valdyti tiristorių. Zenerio diodas VD1 riboja įtampą ties +5,6 V. Diodai VD2, VD3 sumažina ją iki +4,8...+5 V kiekviename kanale;
Ryžiai. 6.3. Be transformatoriaus maitinimo grandinės su balastiniais elementais (galas):
i) gauti dvi įtampas iš vieno maitinimo šaltinio. Bendra apkrovos srovė susideda iš +9...+12 V ir +5 V kanalų srovių sumos. Esant dideliems apkrovos srovės svyravimams, reikėtų rinktis VD3 zenerio diodą su padidinta 1 sklaidos galia. ..3 W;
j) Zener diodai VDI, VD2 vienu metu tarnauja kaip stabilizatoriai ir lygintuvai. Zenerio diodai turėtų būti pasirinkti galingi, su srovės atsarga;
k) vietoj vieno naudojami du balastiniai kondensatoriai C1, C2, kurie gali būti suprojektuoti žemesnei leistinai įtampai;
l) esant uždarai tiristoriaus VS1 būsenai, srovė į betransformatorių įtampos reguliatorių (C1 ... CJ, RL..R3, VDI, VD2) eina per apkrovą RH. Dėl mažos srovės vertės apkrova neveikia visu pajėgumu, pavyzdžiui, nedega lemputė, nesisuka ventiliatorius ir pan. Įjungus tiristorių VSI, tiekiama RH apkrova pilna jėga, o įtampa stabilizatoriaus išėjime sumažėja nuo +5 iki +2,7 V. Kad MK veiktų normaliai, jis turi būti plataus maitinimo šaltinio ir sugebėti organizuoti pakartotinį paleidimą.
Ryžiai. 6.4. Tinklo be transformatoriaus maitinimo šaltinių su AC / DC keitikliais schemos:
a) tipinė grandinė, skirta įjungti impulsinį kintamosios srovės / nuolatinės srovės įtampos keitiklį DA1 luste iš ROHM;
b) tipinė grandinė, skirta įjungti impulsinį kintamosios srovės / nuolatinės srovės įtampos keitiklį DA1 luste iš Power Integrations. Droseliai LI, L2 sumažina pulsacijos lygį;
c) radijo mėgėjų mėgstamų dviejų maitinimo įtampų vairuotojas +5 ir +3,3 V. DA1 mikroschema yra Supertex impulsinis AC1DC įtampos keitiklis;
r) DAI yra Supertex perjungiamas kintamosios srovės į nuolatinės srovės įtampos keitiklis. Bendra srovė+18 ir +5 V išėjimų apkrova neturi viršyti 40 mA.
Mažos galios tinklo maitinimo šaltiniai be transformatorių su gesinimo kondensatoriumi yra plačiai naudojami mėgėjų radijo projektuose dėl jų konstrukcijos paprastumo, nepaisant tokio rimto trūkumo, kaip galvaninis ryšys tarp maitinimo šaltinio ir tinklo.
Maitinimo šaltinio įvesties dalyje (6.2 pav.) yra balastinis kondensatorius C1 ir tiltinis lygintuvas, pagamintas iš diodų VD1, VD2 ir zenerio diodų VD3, VD4. Norint apriboti įjungimo srovę per tilto diodus ir zenerio diodus prijungimo prie tinklo metu, srovę ribojantis rezistorius, kurio varža yra 50 ... 100 omų, turėtų būti nuosekliai sujungtas su balastiniu kondensatoriumi ir iškrauti kondensatorių atjungus įrenginį nuo tinklo, lygiagrečiai su juo - rezistorius, kurio varža 150 .. .300 kOhm. Prie bloko išėjimo prijungiamas 2000 μF talpos oksidinio filtro kondensatorius, kurio vardinė įtampa ne mažesnė kaip 10 V. Dėl to gaunami funkciškai pilni maitinimo šaltiniai.
Naudojant galingus zenerio diodus (D815A ... D817G), juos galima montuoti ant bendro radiatoriaus, jei jų tipo žymėjime yra raidės PP (zener diodai D815APP ... D817GPP turi atvirkštinį gnybtų poliškumą). Priešingu atveju diodai ir zenerio diodai turi būti sukeisti. Galvaninis tinklo sujungimas su maitinimo šaltinio išvestimi, taigi ir su maitinama įranga, kelia realų pavojų susižeisti elektros šokas. Tai reikia atsiminti projektuojant ir nustatant blokus su kondensatoriaus-zenerio diodo lygintuvu.
Nepaisant to, kad teoriškai kintamosios srovės grandinėje esantys kondensatoriai nevartoja energijos, iš tikrųjų juose gali susidaryti šiek tiek šilumos dėl nuostolių. Kondensatoriaus tinkamumą naudoti šaltinyje galite iš anksto patikrinti tiesiog prijungę jį prie elektros tinklo ir po pusvalandžio įvertinę korpuso temperatūrą. Jei kondensatorius turi laiko pastebimai sušilti, jis turėtų būti laikomas netinkamu naudoti šaltinyje. Specialūs kondensatoriai pramoninėms elektros instalijoms praktiškai neįkaista – jie skirti dideliam reaktyvioji galia. Tokie kondensatoriai naudojami liuminescencinėse lempose, balastuose asinchroniniai elektros varikliai ir tt
Žemiau pateikiamos dvi praktiškos kondensatorių padalytos maitinimo grandinės: penkių voltų Pagrindinis tikslas apkrovos srovei iki 0,3 A (6.3 pav.) ir šaltiniui Nepertraukiamo maitinimo šaltinis kvarciniams elektroniniams-mechaniniams laikrodžiams (6.4 pav.). Penkių voltų šaltinio įtampos daliklis susideda iš popierinio kondensatoriaus C1 ir dviejų oksidų C2 ir C3, sudarančių nepolinę apatinę svirtį, kurios talpa pagal grandinę yra 100 mikrofaradų. Poliarizaciniai diodai oksidų porai yra kairiarankiai tilto diodai pagal schemą. Su diagramoje nurodytais elementų reitingais, srovė trumpas sujungimas maitinimo šaltinio išvestyje yra 600 mA, kondensatoriaus C4 įtampa, kai nėra apkrovos, yra 27 V.
Plačiai paplitę Kinijoje gaminami elektroniniai-mechaniniai žadintuvai dažniausiai maitinami vienu galvaniniu elementu, kurio įtampa yra 1,5 V. Siūlomas šaltinis generuoja 1,4 V įtampą, kai vidutinė apkrovos srovė yra 1 mA.
Įtampa, pašalinta iš skirstytuvo CI, C2, ištaiso mazgą ant elementų VD1, VD2. SZ. Be apkrovos kondensatoriaus C3 įtampa neviršija 12 V.
Jūsų dėmesiui skirtas kondensatorinis lygintuvas be transformatoriaus veikia su automatiniu išėjimo įtampos stabilizavimu visais įmanomais darbo režimais (nuo tuščiosios eigos iki vardinės apkrovos). Tai pasiekiama dėl esminio išėjimo įtampos generavimo principo pakeitimo, o ne dėl įtampos kritimo dėl ištaisytų tinklo įtampos pusbangių srovės impulsų per zenerio diodo varžą, kaip ir kituose panašiuose įrenginiuose. , bet dėl diodinio tiltelio prijungimo prie saugojimo kondensatoriaus laiko pasikeitimo .
Stabilizuoto kondensatoriaus lygintuvo schema parodyta fig. 6.12. Lygiagrečiai su diodo tiltelio išėjimu, yra prijungtas tranzistorius VT1, veikiantis rakto režimu. Rakto tranzistoriaus VT1 pagrindas yra prijungtas per slenkstinį elementą (zenerio diodą VD3) su atminties kondensatoriumi C2, atskirtu nuolatinė srovė nuo tilto diodo VD2 išvesties, kad būtų išvengta greito iškrovimo, kai VT1 yra atidarytas. Kol C2 įtampa yra mažesnė už stabilizavimo įtampą VD3, lygintuvas veikia žinomu būdu. Kai padidėja C2 įtampa ir atsidaro VD3, tranzistorius VT1 taip pat atsidaro ir šuntuoja lygintuvo tiltelio išėjimą. Dėl to įtampa tilto išėjime staiga sumažėja iki beveik nulio, dėl ko sumažėja C2 įtampa ir vėliau išjungiamas zenerio diodas ir perjungimo tranzistorius.
Be to, kondensatoriaus C2 įtampa vėl didėja, kol įjungiamas zenerio diodas ir tranzistorius ir kt. Išėjimo įtampos automatinio stabilizavimo procesas labai panašus į operaciją perjungimo reguliatoriusįtampa su impulso pločio reguliavimu. Tik siūlomame įrenginyje impulsų pasikartojimo dažnis yra lygus įtampos pulsavimo dažniui ties C2. Norint sumažinti nuostolius, raktinis tranzistorius VT1 turi būti su dideliu stiprėjimu, pavyzdžiui, kompozitinis KT972A, KT829A, KT827A ir kt. Lygintuvo išėjimo įtampą galite padidinti naudodami aukštesnės įtampos zenerio diodą arba du prijungtus žemos įtampos serija. Naudojant du zenerio diodus D814V ir D814D ir 2 μF kondensatoriaus C1 talpą, išėjimo įtampa, kai apkrova yra 250 omų, gali būti 23 ... , pagal schemą pav. 6.13. Lygintuvui su teigiama išėjimo įtampa VD1 yra prijungtas lygiagrečiai su diodu npp tranzistorius KT972A arba KT829A, valdomas iš lygintuvo išvesties per zenerio diodą VD3. Kai kondensatorius C2 pasiekia įtampą, atitinkančią zenerio diodo atsidarymo momentą, atsidaro ir tranzistorius VT1. Dėl to į C2 per VD2 diodą tiekiamos įtampos teigiamos pusės bangos amplitudė sumažėja beveik iki nulio. Sumažėjus C2 įtampai, tranzistorius VT1 zenerio diodo dėka užsidaro, o tai padidina išėjimo įtampą. Procesą lydi impulso pločio impulso trukmės reguliavimas prie įėjimo VD2, todėl įtampa kondensatoriuje C2 išlieka stabili kaip įjungta. Tuščia eiga taip pat esant apkrovai.
Lygintuve su neigiama išėjimo įtampa, lygiagrečiai VD1 diodui, reikia įjungti pnp tranzistorius KT973A arba KT825A. Išėjimo stabilizuota įtampa, kai apkrova yra 470 omų, yra apie 11 V, pulsacijos įtampa yra 0,3 ... 0,4 V.
Abiejose siūlomose betransformatoriaus lygintuvo versijose zenerio diodas veikia impulsiniu režimu kelių miliamperų srove, kuri niekaip nesusijusi su lygintuvo apkrovos srove, o gesinimo kondensatoriaus talpos sklaida ir svyravimai. tinklo įtampa. Todėl nuostoliai jame žymiai sumažėja, o šilumos šalinimas nereikalauja. Rakto tranzistoriui taip pat nereikia radiatoriaus.
Rezistoriai Rl, R2 šiose grandinėse riboja įėjimo srovę pereinamųjų procesų metu tuo metu, kai įrenginys prijungtas prie tinklo. Dėl neišvengiamo maitinimo kištuko ir lizdo kontaktų „atšokimo“, perjungimo procesą lydi eilė trumpalaikių trumpųjų jungimų ir grandinės pertraukų. Esant vienam iš šių trumpųjų jungimų, gesinimo kondensatorius C1 gali įkrauti iki visos tinklo įtampos amplitudės vertės, t.y. iki maždaug 300 V. Nutrūkus ir vėlesniam grandinės uždarymui dėl „atšokimo“ tai ir tinklo įtampa iš viso gali padidėti apie 600 V. Tai yra blogiausias atvejis ir į jį reikia atsižvelgti siekiant užtikrinti patikimą įrenginio veikimą. Konkretus pavyzdys: maksimalus kolektoriaus srovė tranzistorius KT972A yra 4 A, todėl bendra ribojančių rezistorių varža turėtų būti 600 V / 4 A = 150 omų. Siekiant sumažinti nuostolius, rezistoriaus R1 varža gali būti pasirinkta kaip 51 omų, o rezistoriaus R2 - 100 omų. Jų sklaidos galia ne mažesnė kaip 0,5 W. Leidžiama KT827A tranzistoriaus kolektoriaus srovė yra 20 A, todėl rezistorius R2 jam yra neprivalomas.
Dabar name yra daug nedidelio dydžio įrangos, kuriai reikia nuolatinės galios. Tai laikrodžiai su LED indikacija ir termometrais, ir mažo dydžio imtuvai ir kt. Iš esmės jos skirtos baterijoms, tačiau „atsisėda“ pačiu netinkamiausiu momentu. Paprasta išeitis – maitinti juos iš maitinimo šaltinių. Tačiau net ir mažo dydžio tinklo transformatorius yra gana sunkus ir užima ne taip mažai vietos, o perjungimo maitinimo šaltiniai vis dar yra sudėtingi, todėl gamybai reikia tam tikros patirties ir brangios įrangos.
Šios problemos sprendimas tam tikromis sąlygomis gali būti maitinimo šaltinis be transformatoriaus su gesinimo kondensatoriumi. Šios sąlygos:
- visiška maitinamo įrenginio autonomija, t.y. prie jo neturėtų būti jungiami jokie išoriniai įrenginiai (pavyzdžiui, prie magnetofono imtuvo programai įrašyti);
- dielektrinis (nelaidus) korpusas ir tos pačios valdymo rankenėlės pačiam maitinimo šaltiniui ir prie jo prijungtam įrenginiui.
Taip yra dėl to, kad kai maitinamas iš betransformatoriaus įrenginio, jis yra po tinklo potencialu, o palietus jo neizoliuotus elementus gali gerai „sukratyti“. Verta pridurti, kad nustatant tokius maitinimo šaltinius reikia laikytis saugos priemonių ir būti atsargiems.
Jei reguliavimui reikia naudoti osciloskopą, maitinimas turi būti prijungtas per izoliacinį transformatorių.
Paprasčiausia betransformatoriaus maitinimo grandinė turi tokią formą, kaip parodyta 1 pav.
Norint apriboti įsijungimo srovę, kai įrenginys prijungtas prie tinklo, rezistorius R2 nuosekliai jungiamas su kondensatoriumi C1 ir lygintuvo tilteliu VD1, o rezistorius R1 yra prijungtas lygiagrečiai, kad iškrautų kondensatorių po atjungimo.
Maitinimo šaltinis be transformatoriaus bendruoju atveju yra lygintuvo ir parametrinio stabilizatoriaus simbiozė. Kintamosios srovės kondensatorius C1 yra talpinė (reaktyvioji, t.y. nevartojanti energijos) varža Xc, kurios vertė nustatoma pagal formulę:
kur (- tinklo dažnis (50 Hz); C-kondensatoriaus C1 talpa, F.
Tada šaltinio išėjimo srovę galima apytiksliai nustatyti taip:
čia Uc yra tinklo įtampa (220 V).
Kito maitinimo šaltinio įvesties dalyje (2a pav.) yra balastinis kondensatorius C1 ir tiltinis lygintuvas, pagamintas iš diodų VD1, VD2 ir zenerio diodų VD3, VD4. Rezistoriai R1, R2 atlieka tą patį vaidmenį kaip ir pirmojoje grandinėje. Bloko išėjimo įtampos bangos forma parodyta 2b pav. (kai išėjimo įtampa viršija zenerio diodų stabilizavimo įtampą, kitu atveju veikia kaip įprastas diodas).
Nuo teigiamo srovės per kondensatorių C1 pusės ciklo pradžios iki momento t1 zenerio diodas VD3 ir diodas VD2 yra atidaryti, o zenerio diodas VD4 ir diodas VD1 yra uždaryti. Laiko intervale t1 ... t3 zenerio diodas VD3 ir diodas VD2 lieka atviri, o per atidarytą zenerio diodą VD4 praeina stabilizavimo srovės impulsas. Įtampa prie išėjimo Uout ir zenerio diodo VD4 yra lygi jo stabilizavimo įtampai Ust.
Stabilizacinė impulsinė srovė, kuri yra per diodo-zenerio diodo lygintuvą, apeina apkrovą RH, kuri yra prijungta prie tilto išėjimo. Momentu t2 stabilizavimo srovė pasiekia maksimumą, o momentu t3 lygi nuliui. Iki teigiamo pusės ciklo pabaigos zenerio diodas VD3 ir diodas VD2 lieka atviri.
Šiuo metu t4 baigiasi teigiamas pusciklas ir prasideda neigiamas pusciklas, nuo kurio pradžios iki momento t5 zenerio diodas VD4 ir diodas VD1 jau yra atidaryti, o zenerio diodas VD3 ir diodas VD2 uždaryta. Laiko intervalu t5-t7 zenerio diodas VD4 ir diodas VD1 ir toliau lieka atviri, o per zenerio diodą VD3, esant UCT įtampai, praeina stabilizavimo srovės impulsas, maksimalus momentu t6. Nuo t7 iki neigiamo pusciklo pabaigos zenerio diodas VD4 ir diodas VD1 lieka atviri. Nagrinėjamas diodo-zenerio diodo lygintuvo veikimo ciklas kartojamas sekančiais tinklo įtampos laikotarpiais.
Taigi per zenerio diodus VD3, VD4 nuo anodo iki katodo praeina ištaisyta srovė, o priešinga kryptimi - impulsinė stabilizavimo srovė. Laiko intervalais t1...t3 ir t5...t7 stabilizavimo įtampa pakinta ne daugiau kaip keliais procentais. Kintamosios srovės vertė tilto VD1 ... VD4 įėjime pirmajame aproksime yra lygi tinklo įtampos ir balasto kondensatoriaus C1 talpos santykiui.
Diodinio-zenerio diodinio lygintuvo veikimas be balastinio kondensatoriaus, kuris riboja pratekėjimo srovę, yra neįmanomas. Funkciniu požiūriu jie yra neatskiriami ir sudaro vieną visumą - kondensatoriaus-zenerio diodo lygintuvą.
To paties tipo zenerio diodų UCT verčių pasiskirstymas yra maždaug 10%, todėl atsiranda papildomų išėjimo įtampos bangų su tinklo dažniu, pulsacijos įtampos amplitudė yra proporcinga verčių skirtumui. zenerio diodų VD3 ir VD4 Ust.
Naudojant galingus zenerio diodus D815A ... D817G, juos galima montuoti ant bendro radiatoriaus, jei jų tipo žymėjime yra raidės „PP“ (zener diodai D815APP ... D817GPP turi atvirkštinį gnybtų poliškumą). Kitu atveju diodai o zenerio diodai turi būti sukeisti.
Maitinimo šaltiniai be transformatorių dažniausiai surenkami pagal klasikinę schemą: gesinimo kondensatorius, lygintuvas kintamoji įtampa, filtro kondensatorius, stabilizatorius. Talpinis filtras išlygina išėjimo įtampos pulsaciją. Kuo didesnė filtro kondensatorių talpa, tuo mažesnė pulsacija ir atitinkamai didesnė pastovi išėjimo įtampos komponentė. Tačiau kai kuriais atvejais galite apsieiti ir be filtro, kuris dažnai yra pati sudėtingiausia tokio maitinimo šaltinio dalis.
Yra žinoma, kad kondensatorius, įtrauktas į kintamosios srovės grandinę, perkelia savo fazę 90 °. Pavyzdžiui, jungiant trifazį variklį prie fazių poslinkio kondensatorius naudojamas vienfazis tinklas. Jei lygintuve naudojamas fazės poslinkio kondensatorius, užtikrinantis išlygintos įtampos pusbangių abipusį sutapimą, daugeliu atvejų galima apsieiti be didelių gabaritų talpinio filtro arba žymiai sumažinti jo talpą. Tokio stabilizuoto lygintuvo schema parodyta 3 pav.
Trifazis lygintuvas VD1.VD6 yra prijungtas prie kintamosios srovės įtampos šaltinio per aktyviąją (rezistorius R1) ir talpinę (kondensatorius C1) varžą.
Lygintuvo išėjimo įtampa stabilizuoja Zenerio diodą VD7. Fazių keitimo kondensatorius C1 turi būti suprojektuotas veikti kintamosios srovės grandinėse. Čia, pavyzdžiui, tinka K73-17 tipo kondensatoriai, kurių darbinė įtampa ne mažesnė kaip 400 V.
Tokį lygintuvą galima naudoti ten, kur reikia sumažinti elektroninio prietaiso matmenis, kadangi talpinio filtro oksidinių kondensatorių matmenys dažniausiai yra daug didesni nei santykinai mažos talpos fazių poslinkio kondensatorių.
Dar vienas siūlomo varianto privalumas – srovės suvartojimas yra beveik pastovus (esant pastoviai apkrovai), o lygintuvuose su talpiniu filtru įjungimo momentu paleidimo srovėžymiai viršija pastovios būsenos vertę (dėl filtro kondensatorių įkrovimo), o tai kai kuriais atvejais yra labai nepageidautina.
Aprašytas įrenginys taip pat gali būti naudojamas su nuosekliais įtampos stabilizatoriais su pastovia apkrova, taip pat su apkrova, kuriai nereikia įtampos stabilizavimo.
Visiškai paprastą betransformatorių maitinimo šaltinį (4 pav.) „ant kelio“ galima pastatyti vos per pusvalandį.
Šiame įgyvendinimo variante grandinė skirta 6,8 V išėjimo įtampai ir 300 mA srovei. Įtampa gali būti pakeista pakeitus Zener diodą VD4 ir, jei reikia, VD3. O sumontavus tranzistorius ant radiatorių, taip pat galite padidinti apkrovos srovę. Diodų tiltelis - bet koks, skirtas ne mažesnei kaip 400 V atvirkštinei įtampai. Beje, galime prisiminti ir "senovinius" diodus. D226B.
Kitame šaltinyje be transformatoriaus (5 pav.) kaip stabilizatorius naudojamas KR142EN8 mikroschema. Jo išėjimo įtampa yra 12 V. Jei reikia reguliuoti išėjimo įtampą, tada DA1 lusto 2 kaištis yra prijungtas prie bendro laido per kintamasis rezistorius, pavyzdžiui, SPO-1 tipo (su linijine pasipriešinimo pokyčio charakteristika). Tada išėjimo įtampa gali svyruoti 12...22 V diapazone.
Kaip DA1 mikroschema, norint gauti kitas išėjimo įtampas, būtina naudoti atitinkamus integruotus stabilizatorius, pvz., KR142EN5, KR1212EN5, KR1157EN5A ir kt. Kondensatorius C1 turi būti reikalingas ne žemesnei kaip 300 V darbinei įtampai, prekės ženklas K76- 3, K73-17 ar panašus (nepoliarinis, aukštos įtampos). Oksidinis kondensatorius C2 veikia kaip galios filtras ir išlygina įtampos bangavimą. Kondensatorius C3 sumažina triukšmą aukštas dažnis. Rezistoriai R1, R2 - tipas MLT-0.25. Diodai VD1...VD4 gali būti pakeisti į KD105B...KD105G, KD103A, B, KD202E. VD5 zenerio diodas, kurio stabilizavimo įtampa yra 22 ... 27 V, apsaugo mikroschemą nuo įtampos šuolių tuo metu, kai įjungiamas šaltinis.
Nepaisant to, kad teoriškai kintamosios srovės grandinėje esantys kondensatoriai nevartoja energijos, iš tikrųjų juose gali susidaryti šiek tiek šilumos dėl nuostolių. Kondensatoriaus, kaip gesinimo kondensatoriaus, tinkamumą naudoti šaltinyje be transformatoriaus galite patikrinti tiesiog prijungę jį prie elektros tinklo ir po pusvalandžio įvertinę korpuso temperatūrą. Jei kondensatorius turi laiko pastebimai sušilti, jis netinka. Specialūs pramoninės elektros instaliacijos kondensatoriai praktiškai neįkaista (jie skirti didelei reaktyviajai galiai). Tokie kondensatoriai dažniausiai naudojami fluorescencinėse lempose, asinchroninių elektros variklių balastuose ir kt.
5 voltų šaltinyje (6 pav.), kurio apkrovos srovė yra iki 0,3 A, naudojamas kondensatoriaus įtampos daliklis. Jį sudaro popierinis kondensatorius C1 ir du oksidiniai kondensatoriai C2 ir C3, kurie sudaro apatinį (pagal grandinę) nepolinį petį, kurio talpa 100 μF (kondensatorių jungtis prieš seriją). Tiltiniai diodai tarnauja kaip poliarizaciniai diodai oksidų porai. Esant nurodytoms elementų vertėms, trumpojo jungimo srovė maitinimo šaltinio išvestyje yra 600 mA, įtampa per kondensatorių C4, kai nėra apkrovos, yra 27 V.
Nešiojamojo imtuvo maitinimo blokas (7 pav.) lengvai telpa į jo baterijų skyrių. Diodinis tiltelis VD1 skirtas darbinei srovei, jo ribinė įtampa nustatoma pagal zenerio diodo VD2 teikiamą įtampą. Elementai R3, VD2. VT1 sudaro analogą galingas zenerio diodas. Tokio zenerio diodo maksimalią srovę ir galios sklaidą nustato tranzistorius VT1. Tam gali prireikti radiatoriaus. Bet, vis dėlto maksimali srovėšis tranzistorius neturėtų būti mažesnis už apkrovos srovę. Elementai R4, VD3 - grandinė, rodanti išėjimo įtampos buvimą. Esant mažoms apkrovos srovėms, reikia atsižvelgti į šios grandinės sunaudotą srovę. Rezistorius R5 apkrauna maitinimo grandinę maža srove, kuri stabilizuoja jos veikimą.
Gesinimo kondensatoriai C1 ir C2 - tipo KBG arba panašūs. Taip pat galite naudoti K73-17, kurio darbinė įtampa yra 400 V (tinka ir 250 V, nes jie jungiami nuosekliai). Išėjimo įtampa priklauso nuo gesinimo kondensatorių varžos kintamoji srovė, tikroji apkrovos srovė ir nuo zenerio diodo stabilizavimo įtampos.
Norint stabilizuoti betransformatorinio maitinimo šaltinio su gesinimo kondensatoriumi įtampą, galima naudoti simetrinius dinistorius (8 pav.).
Įkraunant filtro kondensatorių C2 iki dinistoriaus VS1 atidarymo įtampos, jis įsijungia ir šuntuoja diodinio tiltelio įėjimą. Šiuo metu apkrova gauna maitinimą iš kondensatoriaus C2 Kito pusciklo pradžioje C2 vėl įkraunamas iki tos pačios įtampos ir procesas kartojamas. Pradinė kondensatoriaus C2 iškrovimo įtampa nepriklauso nuo apkrovos srovės ir tinklo įtampos, todėl įrenginio išėjimo įtampos stabilumas yra gana didelis.
Įtampos kritimas dinistoriuje įjungtoje būsenoje yra mažas, galios išsklaidymas, taigi ir jo šildymas, yra daug mažesnis nei zenerio diodo. Didžiausia srovė per dinistorių yra apie 60 mA. Jei šios vertės nepakanka norint gauti reikiamą išėjimo srovę, galite „įjungti dinistorių triaku arba tiristoriumi (9 pav.) Tokių maitinimo šaltinių trūkumas yra ribotas išėjimo įtampų pasirinkimas, nulemtas posūkio. apie dinistorių įtampą.
10a pav. parodytas maitinimo šaltinis be transformatoriaus su reguliuojama išėjimo įtampa.
Jo ypatumas yra reguliuojamo neigiamo grįžtamojo ryšio naudojimas iš bloko išvesties į tranzistorių kaskadą VT1, sujungtą lygiagrečiai su diodo tiltelio išėjimu. Ši kaskada yra reguliavimo elementas ir yra valdomas signalu iš vienpakopio stiprintuvo išvesties į VT2.
Išėjimo signalas VT2 priklauso nuo įtampos skirtumo, tiekiamo iš kintamo rezistoriaus R7, prijungto lygiagrečiai su maitinimo šaltinio išėjimu, ir etaloninės įtampos šaltinio dioduose VD3, VD4. Iš esmės grandinė yra reguliuojamas šunto reguliatorius. Balastinio rezistoriaus vaidmenį atlieka gesinimo kondensatorius C1, lygiagrečiai valdomas elementas yra tranzistorius VT1.
Šis maitinimo šaltinis veikia taip.
Prijungus prie tinklo, tranzistoriai VT1 ir VT2 yra užrakinami, o atminties kondensatorius C2 įkraunamas per diodą VD2. Kai tranzistoriaus VT2 bazė pasiekia įtampą, lygią diodų VD3, VD4 etaloninei įtampai, tranzistoriai VT2 ir VT1 atrakinami. Tranzistorius VT1 šuntuoja diodinio tiltelio išėjimą, o jo išėjimo įtampa krenta, dėl to sumažėja talpos kondensatoriaus C2 įtampa ir blokuojami tranzistoriai VT2 ir VT1. Tai savo ruožtu padidina C2 įtampą, atrakina VT2, VT1 ir kartoja ciklą.
Dėl taip veikiančio neigiamo grįžtamojo ryšio išėjimo įtampa išlieka pastovi (stabilizuota) tiek esant apkrovai (R9), tiek be jos (tuščiąja eiga). Jo reikšmė priklauso nuo R7 potenciometro slankiklio padėties.
Viršutinė (pagal schemą) variklio padėtis atitinka didesnę išėjimo įtampą. Didžiausia aukščiau nurodyto įrenginio išėjimo galia yra 2 vatai. Išėjimo įtampos reguliavimo ribos yra nuo 16 iki 26 V, o su trumpuoju diodu VD4 - nuo 15 iki 19,5 V. Pulsacijos lygis apkrovoje yra ne didesnis kaip 70 mV.
Tranzistorius VT1 veikia kintamuoju režimu: esant apkrovai - tiesiniu režimu, tuščiąja eiga - impulso pločio moduliacijos (PWM) režimu, kai kondensatoriaus C2 įtampos pulsacijos dažnis yra 100 Hz. Šiuo atveju kolektoriaus VT1 įtampos impulsai turi švelnius frontus.
Tinkamo C1 talpos pasirinkimo kriterijus yra gauti reikiamą maksimalią įtampą esant apkrovai. Jei jo talpa sumažėja, tada maksimali išėjimo įtampa esant vardinei apkrovai nepasiekiama. Kitas C1 pasirinkimo kriterijus yra diodinio tiltelio išėjimo įtampos bangos formos invariantas (10b pav.).
Įtampos bangos forma yra ištaisytų sinusoidinių tinklo įtampos pusbangių sekos forma su ribotomis (išlygintomis) teigiamų pussinusinių bangų viršūnėmis, viršūnių amplitudė yra kintama, priklausomai nuo R7 slankiklio padėties, ir kinta tiesiškai su jo sukimu. Bet kiekviena pusbanga būtinai turi siekti nulį, pastovaus komponento (kaip parodyta 10b pav. punktyrine linija) buvimas neleidžiamas, nes šiuo atveju pažeidžiamas stabilizavimo režimas.
Linijinis režimas yra lengvas, VT1 tranzistorius šiek tiek įkaista ir gali dirbti su nedideliu radiatoriumi arba jo visai nėra. Nedidelis kaitinimas vyksta apatinėje R7 variklio padėtyje (esant minimaliai išėjimo įtampai). Tuščiąja eiga tranzistoriaus VT1 terminis režimas pablogėja viršutinėje R7 variklio padėtyje. Tokiu atveju tranzistorius VT1 turi būti sumontuotas ant mažo radiatoriaus, pavyzdžiui, „vėliavos“ pavidalu, pagaminta iš kvadrato. -formos aliuminio plokštė, kurios kraštinė yra 30 mm ir storis 1 ... 2 mm.
Reguliavimo tranzistorius VT1 - vidutinė galia, su dideliu perdavimo koeficientu. Jo kolektoriaus srovė turi būti 2 ... 3 kartus didesnė už didžiausią apkrovos srovę, leistina kolektoriaus-emiterio įtampa ne mažesnė už didžiausią maitinimo šaltinio išėjimo įtampą. Kaip VT1 gali būti naudojami tranzistoriai KT972A, KT829A, KT827A ir kt. VT2 tranzistorius veikia mažos srovės režimu, todėl tinka bet koks mažos galios p-n-p tranzistorius - KT203, KT361 ir kt.
Rezistoriai R1, R2 – apsauginiai. Jie apsaugo valdymo tranzistorių VT1 nuo gedimo dėl per didelės srovės perėjimo metu tuo metu, kai įrenginys prijungtas prie tinklo.
Kondensatorinis lygintuvas be transformatoriaus (11 pav.) veikia su automatiniu išėjimo įtampos stabilizavimu. Tai pasiekiama keičiant diodinio tiltelio prijungimo laiką prie saugojimo kondensatoriaus. Lygiagrečiai su diodo tiltelio išėjimu, yra prijungtas tranzistorius VT1, veikiantis rakto režimu. Bazė VT1 per zenerio diodą VD3 yra prijungta prie saugojimo kondensatoriaus C2, nuolatine srove atskirta nuo tilto išėjimo diodu VD2, kad būtų išvengta greito iškrovimo, kai VT1 yra atidarytas. Kol C2 įtampa yra mažesnė už stabilizavimo įtampą VD3, lygintuvas veikia kaip įprasta. Kai padidėja C2 įtampa ir atsidaro VD3, tranzistorius VT1 taip pat atsidaro ir šuntuoja lygintuvo tiltelio išėjimą. Įtampa tilto išvestyje staigiai sumažėja iki beveik nulio, dėl ko sumažėja C2 įtampa ir išjungiamas zenerio diodas bei perjungimo tranzistorius.
Be to, kondensatoriaus C2 įtampa vėl didėja, kol įjungiamas zenerio diodas ir tranzistorius ir kt. Išėjimo įtampos automatinio stabilizavimo procesas yra labai panašus į perjungimo įtampos reguliatoriaus su impulso pločio reguliavimu veikimą. Tik siūlomame įrenginyje impulsų pasikartojimo dažnis yra lygus C2 įtampos pulsacijos dažniui. Norint sumažinti nuostolius, raktinis tranzistorius VT1 turi būti su dideliu stiprėjimu, pvz., KT972A, KT829A, KT827A ir tt Lygintuvo išėjimo įtampą galite padidinti naudodami aukštesnės įtampos zenerio diodą (žemos įtampos grandinę, prijungtą serija). Su dviem zenerio diodais D814V, D814D ir 2 μF kondensatoriaus C1 talpa, išėjimo įtampa esant 250 omų apkrovai gali būti 23 ... 24 V.
Panašiai galite stabilizuoti pusės bangos diodo-kondensatoriaus lygintuvo išėjimo įtampą (12 pav.).
Lygintuvui su teigiama išėjimo įtampa lygiagrečiai su diodu VD1 yra prijungtas n-p-n tranzistorius, valdomas iš lygintuvo išvesties per zenerio diodą VD3. Kai kondensatorius C2 pasiekia įtampą, atitinkančią zenerio diodo atsidarymo momentą, atsidaro ir tranzistorius VT1. Dėl to į C2 per VD2 diodą tiekiamos įtampos teigiamos pusės bangos amplitudė sumažėja beveik iki nulio. Sumažėjus C2 įtampai, tranzistorius VT1 užsidaro dėl zenerio diodo, todėl padidėja išėjimo įtampa. Procesą lydi impulso pločio impulso trukmės reguliavimas prie įėjimo VD2, todėl kondensatoriaus C2 įtampa stabilizuojama.
Lygintuve su neigiama išėjimo įtampa lygiagrečiai su VD1 diodu turi būti prijungtas p-n-p tranzistorius KT973A arba KT825A. Išėjimo stabilizuota įtampa, kai apkrova yra 470 omų, yra apie 11 V, pulsacijos įtampa yra 0,3 ... 0,4 V.
Abiejose versijose zenerio diodas veikia impulsiniu režimu kelių miliamperų srove, o tai niekaip nesusiję su lygintuvo apkrovos srove, gesinimo kondensatoriaus talpos sklaida ir tinklo įtampos svyravimais. Todėl nuostoliai jame žymiai sumažėja, o šilumos šalinimas nereikalauja. Rakto tranzistoriui taip pat nereikia radiatoriaus.
Rezistoriai R1, R2 šiose grandinėse riboja įėjimo srovę pereinamųjų procesų metu tuo metu, kai įrenginys prijungtas prie tinklo. Dėl neišvengiamo maitinimo kištuko kontaktų „atšokimo“, perjungimo procesą lydi eilė trumpųjų jungimų ir grandinės pertraukų. Esant vienam iš šių trumpųjų jungimų, gesinimo kondensatorius C1 gali įkrauti iki visos tinklo įtampos amplitudės vertės, t.y. iki maždaug 300 V. Po pertraukos ir vėlesnio trumpojo jungimo dėl „atšokimo“ ši ir tinklo įtampa iš viso gali siekti apie 600 V. Tai yra blogiausias atvejis, į kurį reikia atsižvelgti norint užtikrinti patikimą veikimą įrenginio.
Kitas raktinio transformatoriaus maitinimo grandinės variantas parodytas 13 pav.
Tinklo įtampa, einanti per VD1.VD4 diodinį tiltelį, paverčiama maždaug 300 V pulsuojančia amplitude. Tranzistorius VT1 yra lyginamasis, VT2 – raktas. Rezistoriai R1, R2 sudaro VT1 įtampos daliklį. Reguliuodami R2, galite nustatyti lyginamojo atsako įtampą. Kol įtampa diodinio tiltelio išėjime pasiekia nustatytą slenkstį, tranzistorius VT1 uždaromas, vartai VT2 turi trigerinę įtampą ir yra atviri. Kondensatorius C1 įkraunamas per VT2 ir diodą VD5.
Pasiekus nustatytą slenkstį, tranzistorius VT1 atsidaro ir šuntuoja vartus VT2. Raktas užsidaro ir vėl atsidaro, kai įtampa tilto išėjime tampa mažesnė už lyginamojo slenkstį. Taigi C1 nustatoma įtampa, kurią stabilizuoja integruotas stabilizatorius DA1.
Su diagramoje nurodytais vardiniais rodikliais šaltinis suteikia 5 V išėjimo įtampą, kai srovė yra iki 100 mA. Nustatymas susideda iš slenksčio VT1 nustatymo. Vietoj IRF730 galima naudoti. KP752A, IRF720, BUZ60, 2N6517 pakeičiami KT504A.
Ant HV-2405E lusto (14 pav.), kuris tiesiogiai konvertuoja kintamą į nuolatinę srovę, galima pastatyti miniatiūrinį betransformatorių maitinimo šaltinį mažos galios įrenginiams.
IC įėjimo įtampos diapazonas yra -15 ... 275 V. Išėjimo įtampos diapazonas yra 5 ... 24 V, kai maksimali išėjimo srovė yra iki 50 mA. Galima įsigyti plokščioje plastikinėje DIP-8 pakuotėje. Mikroschemos struktūra parodyta 15a pav., smeigtukas parodytas 15b pav.
Šaltinio grandinėje (14 pav.) Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas rezistoriams R1 ir R2. Jų bendra varža turėtų būti apie 150 omų, o galios išsklaidymas – bent 3 vatai. Įvesties aukštos įtampos kondensatorius C1 gali būti nuo 0,033 iki 0,1 uF talpos. Beveik bet koks varistorius Rv gali būti naudojamas esant 230.250 V darbinei įtampai. Rezistorius R3 parenkamas priklausomai nuo reikalingos išėjimo įtampos. Jei jo nėra (5 ir 6 išėjimai yra uždaryti), išėjimo įtampa yra šiek tiek didesnė nei 5 V, o varža 20 kOhm, išėjimo įtampa yra apie 23 V. Vietoj rezistoriaus galite įjungti zenerio diodą su reikiama stabilizavimo įtampa (nuo 5 iki 21 V). Kitoms dalims specialių reikalavimų nėra, išskyrus darbinės įtampos pasirinkimą elektrolitiniai kondensatoriai(skaičiavimo formulės pateiktos diagramoje).
Atsižvelgiant į galimą šaltinių be transformatorių pavojų, kai kuriais atvejais gali būti įdomus kompromisinis variantas: su gesinimo kondensatoriumi ir transformatoriumi (16 pav.).
Čia tinka transformatorius su aukšta įtampa. antrinė apvija, nes reikiama ištaisyta įtampa nustatoma pasirenkant kondensatoriaus C1 talpą. Svarbiausia, kad transformatoriaus apvijos teiktų reikiamą srovę.
Kad įrenginys nesugestų, kai apkrova atjungta, prie VD1 ... VD4 tilto išvesties reikia prijungti zenerio diodą D815P. Įprastu režimu jis neveikia, nes jo stabilizavimo įtampa yra didesnė nei darbinės tilto išvestyje. Saugiklis FU1 apsaugo transformatorių ir stabilizatorių sugedus kondensatoriui C1.
Šio tipo šaltiniuose nuosekliai sujungtų talpinių (kondensatorius C1) ir indukcinių (transformatorius T1) varžų grandinėje gali atsirasti įtampos rezonansas. Tai reikia atsiminti juos reguliuojant ir valdant įtampą osciloskopu.
Žiūrėti kitus straipsnius skyrius.
Skaityti ir rašyti naudinga
Tokiame maitinimo šaltinyje nuosekliai sujungtas kondensatorius ir apkrova yra prijungti prie kintamosios įtampos tinklo. Pirmiausia panagrinėkime šaltinio veikimą su grynai varžine apkrova (1a pav.).
Iš elektrotechnikos kurso žinoma, kad nuosekliai sujungto kondensatoriaus C1 ir rezistoriaus Rn varža yra lygi:
kur X c 1 \u003d 1 / 2n * f * C1 yra kondensatoriaus talpa esant dažniui f. Poetas -
1 pav
mu efektyvioji kintamoji srovė grandinėje Ieff \u003d Uс / Z (Uc yra maitinimo įtampa). Apkrovos srovė yra susijusi su kondensatoriaus talpa, šaltinio išėjimo įtampa ir tinklo įtampa taip:
Mažoms išėjimo įtampoms
Ieff \u003d 2l * f * C1 * Uc.
Kaip praktikoje naudingą pavyzdį paskaičiuosime gesinimo kondensatorių, skirtą 127 V įtampos 40 W galios lituokliui prijungti prie 220 V tinklo. Reikiama efektyvioji apkrovos srovės vertė Ieff \u003d 40/127 \u003d 0,315 A. Numatoma gesinimo kondensatoriaus talpa
Šildymo prietaisų veikimui svarbi efektyviosios srovės vertė. Tačiau jei apkrova yra, pavyzdžiui, akumuliatorius, įtrauktas į lygintuvo tiltelio įstrižainę (1 pav., b), jis bus įkraunamas vidutine ištaisyta (pulsuojančia) srove, kurios skaitinė reikšmė mažesnė už Ieff. :
Radijo mėgėjų praktikoje dažnai naudojamas šaltinis, kuriame gesinimo kondensatorius į tinklą jungiamas nuosekliai su diodiniu tilteliu, o apkrova, šuntuojama kitu kondensatoriumi, maitinama iš tiltelio išėjimo įstrižainės (2 pav.). . Tokiu atveju grandinė tampa stipriai netiesinė, o srovės, tekančios per tiltą ir gesinančios kondensatorių, forma skirsis nuo sinusinės. Dėl šios priežasties aukščiau pateiktas skaičiavimas yra neteisingas.
Kokie procesai vyksta šaltinyje su išlyginamuoju kondensatoriumi C2, kurio talpa yra pakankama, kad išėjimo įtampos pulsacija būtų laikoma nereikšminga? Gesinimo kondensatoriui C1 diodo tiltelis (kartu su C2 ir Rн) pastovioje būsenoje yra savotiškas simetrinio zenerio diodo atitikmuo. Kai šio ekvivalento įtampa yra mažesnė už tam tikrą reikšmę (ji praktiškai lygi kondensatoriaus C2 įtampai Uout), tiltelis yra uždarytas ir nelaidžia srovė, esant didesnei įtampai, srovė teka per atvirą tiltelį, neleidžiant tilto įėjimo įtampa didėja.
Svarstymas prasidės nuo momento ti, kai tinklo įtampa yra maksimali (3 pav.). Kondensatorius C1 įkraunamas iki tinklo amplitudinės įtampos Uc.amp atėmus diodinio tiltelio įtampą um, maždaug lygi Uout. Srovė per kondensatorių C1 ir uždarą tiltelį yra lygi nuliui. Įtampa tinkle mažėja pagal kosinuso dėsnį (1 grafikas), mažėja ir ant tiltelio (2 grafikas), o kondensatoriaus C1 įtampa nekinta.
Kondensatoriaus srovė išliks lygi nuliui, kol įtampa ant diodo tiltelio, keisdama ženklą į priešingą, pasieks reikšmę -Uout (momentas t2). Šiuo metu srovės leis staiga pasirodys per kondensatorių C1 ir tiltelį. Nuo momento t2 įtampa ant tilto nesikeičia, o srovė nustatoma pagal tinklo įtampos kitimo greitį, todėl ji bus lygiai tokia pati, lyg į tinklą būtų prijungtas tik kondensatorius C1 (grafikas 3).
Kai tinklo įtampa pasiekia neigiamą amplitudės reikšmę (momentas t 3), srovė per kondensatorių C1 vėl taps lygi nuliui. Tada procesas kartojamas kas pusę ciklo.
Srovė per tiltą teka tik laiko intervalu nuo t 2 iki t 3, jos vidutinė vertė gali būti apskaičiuojama kaip 3 grafike pavaizduotos sinusoidės dalies plotas. Paprasti skaičiavimai, tačiau reikalingi Žinios apie diferencialinį ir integralinį skaičiavimą, pateikite tokią vidutinės srovės Iav formulę per apkrovą Rн:
(2)
Esant mažoms išėjimo įtampos vertėms, ši formulė ir anksčiau gauta (1) duoda tą patį rezultatą. Jei (2) išėjimo srovė prilyginama nuliui, gauname Uvyx=Uc*2 ^1/2 , t.y., kai apkrovos srovė lygi nuliui (atsitiktinio apkrovos atjungimo atveju, tarkime, dėl nepatikimo kontaktas), šaltinio išėjimo įtampa tampa lygi tinklo amplitudinei įtampai. Tai reiškia, kad visi šaltinio elementai turi atlaikyti tokią įtampą. Kai apkrovos srovė sumažėja, pavyzdžiui, 10%, išėjimo įtampa padidės taip, kad skliaustuose esanti išraiška taip pat sumažės 10%, ty apie 30 V (esant Uout = 10 V). Išvada - zenerio diodo įtraukimas lygiagrečiai su apkrova Rn (kaip parodyta punktyrinėmis linijomis 2 pav.) yra beveik privaloma.
Pusbangio lygintuvo (4 pav.) srovė apskaičiuojama pagal šią formulę:
Natūralu, kad esant žemoms išėjimo įtampos vertėms, apkrovos srovė bus perpus mažesnė nei visos bangos lygintuvo, o išėjimo įtampa esant nulinei apkrovos srovei bus dvigubai didesnė - juk tai yra įtampą dvigubinantis lygintuvas. !
Šaltinių apskaičiavimo tvarka pagal schemą pav. 2 kitas. Iš pradžių jie nustatomi pagal išėjimo įtampą Uout, apkrovos srovės didžiausią In max ir mažiausią I n min reikšmes, didžiausią Uc max ir mažiausią Uc min tinklo įtampos vertes. Aukščiau jau buvo nurodyta, kad keičiantis apkrovos srovei reikalingas zenerio diodas, prijungtas lygiagrečiai su apkrova Rn. Kaip jį išsirinkti? Esant minimaliai tinklo įtampai ir maksimaliai apkrovos srovei, per zenerio diodą turi tekėti ne mažesnė kaip leistina minimali stabilizavimo srovė 1 min. Galite nustatyti vertę 3...5 mA ribose. Dabar nustatykite pilnos bangos lygintuvo gesinimo kondensatoriaus C1 talpą:
C1 \u003d 3,5 (Ist min + ln max) / (Uc min-0,7 Uvyx). (3)
Formulė gaunama iš (2), pakeičiant atitinkamas reikšmes. Srovė jame yra miliamperais, įtampa - voltais; talpa yra mikrofaradais. Skaičiavimo rezultatas suapvalinamas iki artimiausio didesnio nominalo; galite naudoti kelių lygiagrečiai sujungtų kondensatorių bateriją.
I st max \u003d (U c max -0,7 Uout) C 1 / 3,5-I n min (4)
Jei nėra reikiamos įtampos Uout zenerio diodo, leidžiant apskaičiuoti maksimalią stabilizavimo srovę, galite nuosekliai sujungti kelis zenerio diodus žemesnei įtampai arba naudoti galingo zenerio diodo analogą.
Minimali apkrovos srovė mm turėtų būti pakeista formulėje (4) tik tada, kai ši srovė yra ilga – kelias sekundes ar daugiau. Esant trumpalaikei minimaliai apkrovos srovei (sekundės dalimis), ji turi būti pakeista vidutine (laikine) apkrovos srove. Jei zenerio diodas leidžia srovę, didesnę nei apskaičiuota pagal (4) formulę, patartina naudoti šiek tiek didesnės talpos gesinimo kondensatorių, kad sumažėtų jo pasirinkimo tikslumo reikalavimai.