Beztransformatora barošanas avota dzēšanas kondensatora tiešsaistes aprēķins (10+)
Beztransformatora barošanas avoti - beztransformatora barošanas avota dzēšanas kondensatora tiešsaistes aprēķins
Bet shēma (A1) nedarbosies, jo strāva plūst caur kondensatoru tikai vienā virzienā. Tas ātri uzlādēs kondensatoru. Pēc tam spriegums ķēdei vairs netiks pievadīts. Ir nepieciešams, lai kondensators, kas ir uzlādēts vienā pusciklā, varētu tikt izlādēts otrā. Šim nolūkam shēmā (A2) ieviesa otro diodi.
Tīkla spriegums tiek pieslēgts starp spaili ar marķējumu 220V un kopējo vadu. Rezistors R2 nepieciešams, lai ierobežotu pašreizējo pārspriegumu. Kad ķēde darbojas stacionārā režīmā pie tīkla sprieguma laba kvalitāte, nav strāvas pārsprieguma. Bet ieslēgšanas brīdī varam tikt nevis pie ieejas sprieguma nulles vērtības (kas būtu optimāli), bet pie jebkuras, līdz amplitūdai vienai. Pēc tam kondensators tiek izlādēts, lai zemsprieguma daļa tiktu tieši savienota ar tīkla sprieguma 310 V amplitūdu. Ir nepieciešams, lai šajā brīdī diodes neizdegtu. Priekš šī:
[Rezistors R2, omi] = 310 / [Maksimālais pieļaujamais vienreizējais strāvas impulss caur diodi, A]
Diemžēl rakstos periodiski rodas kļūdas, tās tiek labotas, raksti tiek papildināti, izstrādāti, tiek gatavoti jauni. Abonējiet jaunumus, lai būtu informēti.
Ja kaut kas nav skaidrs, noteikti jautājiet!
Uzdod jautājumu. Raksta diskusija. ziņas.
Labvakar. Neatkarīgi no tā, kā es centos, es nevarēju izmantot iepriekš minētās formulas 1.2. attēlā, lai uzzinātu kondensatoru C1 un C2 kapacitātes vērtības ar jūsu tabulā norādītajām datu vērtībām (Uin ~ 220V, Uout 15V, Iout 100mA, f 50Hz). Man ir problēma, ieslēdziet maza izmēra līdzstrāvas releja spoli darba spriegumam -25V uz tīklu ~ 220V, spoles darba strāva ir I = 35mA. Varbūt es neesmu kaut kas
Ģeneratora shēma un regulējams impulsu darba cikls, ko kontrolē...
Operacionālie pastiprinātāji K544UD1, K544UD1A, K544UD1B, 544UD1, 544UD1A, 5...
Operacionālo pastiprinātāju 544UD1 raksturojums un pielietojums. Pinout...
Lieljaudas impulsu skaņas pastiprinātājs. Kvadrāti. Apraide. Skaņa...
Lieljaudas komutācijas skaņas pastiprinātājs masu pasākumu apskaņošanai utt...
Parametrisks paralēlais sprieguma regulators. Shēma, dizains...
Paralēlā stabilizatora aprēķins un projektēšana. Lietojumprogrammas funkcijas. ...
Beztransformatora barošanas blokus ir vieglāk ražot un lētāk nekā transformatoros, taču tie rada zināmu apdraudējumu cilvēka dzīvībai uzstādīšanas, remonta un ekspluatācijas laikā. Neuzmanīgs pieskāriens vadošai daļai un iezemētai virsmai vienlaikus var beigties ļoti slikti.
Ķēdes bez galvaniskās izolācijas tiek izmantotas tajos konstrukcijās, kur nav nepieciešama pastāvīga cilvēka klātbūtne vai tiek nodrošināta uzticama izolācija no elektriskās strāvas trieciena. Ir vērts atzīmēt, ka šādus barošanas avotus ieteicams izmantot tikai ar zemu slodzes strāvu, jo pretējā gadījumā nepieciešamo komponentu izmērs un izmaksas pieaug ļoti ātri.
Ir šādi beztransformatora barošanas avota veidi:
- ar balasta rezistoru ievades ķēdē;
- ar balasta kondensatoru ievades ķēdē;
- ar impulsu neizolētu maiņstrāvas/līdzstrāvas pārveidotāju.
Balasta rezistori un kondensatori dzēš lieko tīkla spriegumu. Attiecīgi rezistori ir jānovērtē vairāk jaudas izkliedi, un kondensatoriem jābūt plēves, piemēram, K73-17, vēlams ar darba spriegumu vismaz 630 V. Rezerve ir nepieciešama, jo CAS pieļaujamais maiņstrāvas spriegums ar frekvenci 50 Hz šīs klases kondensatoriem ir daudz mazāks par pieļaujamo pastāvīgs spriegums KDC (6.2. tabula).
Balasta tipa ķēdēm "nepatīk" bieža ieslēgšana / izslēgšana, jo sākotnēji rodas sprieguma pārspriegumi. Ja iespējams, labāk vispār iztikt bez tīkla pārslēgšanas slēdža, kas ievērojami pagarinās ierīces kalpošanas laiku. Balasta ķēžu optimālais apjoms ir mazjaudas ierīces ar diennakts darbību.
Impulsu tīkla beztransformatora sprieguma pārveidotājus sauc par maiņstrāvu / līdzstrāvu ("mainīgo" maiņstrāvu uz "konstantu" līdzstrāvu). Tie nodrošina augstu efektivitāti un mazus izmērus, bet rada pietiekami augstas frekvences un amplitūdas impulsa troksni. Turklāt šajos pārveidotājos izmantotās mikroshēmas nav starp lētajām un plaši izplatītajām.
Uz att. 6.3, a ... m parāda beztransformatora barošanas ķēdes ar balasta rezistoriem un kondensatoriem, un att. 6.4, a ... g - ar impulsu maiņstrāvas / līdzstrāvas pārveidotāju mikroshēmām.
Rīsi. 6.3. Beztransformatora barošanas ķēdes ar balasta elementiem (sākums):
a) diodēm VD1 ... VD4 jāiztur reversais spriegums vismaz 400 V. Rezistori Rl, R2 ir balasts Zener diodei VD5. Rezistora R3 pretestība ir izvēlēta tā, lai izejas spriegums pie jebkuras slodzes strāvas nepārsniegtu +5,25 V. LPF uz elementiem C1, R3, C2 izlīdzina 100 Hz dubultotās frekvences tīkla viļņus;
b) līdzīgi kā att. 6.3, a, bet paralēlie balasta rezistori tiek aizstāti ar virknē savienotiem rezistoriem RL..R3, RC filtrs tiek aizstāts ar LC filtru LI, C1 un pievienots FUI drošinātājs. Maksimāli pieļaujamajai strāvai caur droseles LI jābūt nedaudz lielākai par slodzes strāvu;
c) pabeigts klasiskā shēma barošanas avots ar balasta kondensatoru C1. Rezistors R1 ierobežo kondensatora C2 sākotnējo uzlādes strāvu un ir obligāts šādās shēmās. Rezistors R2 ātri izlādē kondensatoru C1 pēc kontaktdakšas atvienošanas no 220 V tīkla Diožu montāža VD1 iztaisno spriegumu un to var aizstāt ar divām 1. tipa diodēm N4004 ... 1 N4007. Kondensators C2 izlīdzina tīkla viļņus, un kondensators C3 novērš RF traucējumus. Izejas spriegums ir atkarīgs no Zenera diodes VD2 parametriem un slodzes strāvas;
d) darbina trīsfāzu tīkls caur balasta rezistoriem RL..R3. VD4 zenera diode ir nepieciešama, lai DA1 mikroshēma neizkristu no augsta ieejas sprieguma, kad pārtrūkst slodze +5 V ķēdē vai strauji samazinās strāvas patēriņš;
Rīsi. 6.3. Beztransformatora barošanas ķēdes ar balasta elementiem (turpinājums):
e) Zener diodēm VD3, VD4 ir palielināta jaudas izkliede par 1 ... 3 W, un tās veic provizorisku sprieguma ierobežojumu. DA I mikroshēmas stabilizators nodrošina izejas spriegumu;
f) pilna viļņa taisngriezis ar diodes tiltu VD1 un barošanas avota LED indikāciju. Rezistors R3 nosaka strāvu slodzē, kā arī HLI indikatora spilgtumu. Izejas spriegums ir atkarīgs no Zenera diodes VD2 parametriem un slodzes strāvas;
g) bipolārais barošanas avots. Lai nodrošinātu ķēdes pilnīgu simetriju, +5 un -5 V ķēdēs vēlams nodrošināt vienādas strāvas slodzes;
h) izejas sprieguma sadalīšana divās atsevišķās atzaros, lai novērstu savstarpējus traucējumus, piemēram, MK darbināšanai un tiristora vadībai. Zenera diode VD1 ierobežo spriegumu pie +5,6 V. Diodes VD2, VD3 samazina to līdz +4,8...+5 V katrā kanālā;
Rīsi. 6.3. Beztransformatora barošanas ķēdes ar balasta elementiem (galā):
i) divu spriegumu iegūšana no viena strāvas avota. Kopējā slodzes strāva sastāv no strāvu summas +9...+12 V un +5 V kanālos.. Pie būtiskām slodzes strāvas svārstībām jāizvēlas VD3 zenera diode ar palielinātu izkliedes jaudu par 1. ..3 W;
j) Zenera diodes VDI, VD2 vienlaikus kalpo kā stabilizatori un taisngrieži. Zenera diodes jāizvēlas jaudīgas, ar strāvas rezervi;
k) viena vietā tiek izmantoti divi balasta kondensatori C1, C2, kurus var konstruēt zemākam pieļaujamam spriegumam;
l) tiristora VS1 slēgtā stāvoklī strāva beztransformatora sprieguma regulatoram (C1 ... CJ, RL..R3, VDI, VD2) iet caur slodzi RH. Zemās strāvas vērtības dēļ slodze nedarbojas ar pilnu jaudu, piemēram, lampiņa neiedegas, ventilators negriežas utt. Pēc tiristora VSI ieslēgšanas tiek piegādāta RH slodze pilna jauda, un spriegums pie stabilizatora izejas samazinās no +5 līdz +2,7 V. Lai MK normāli darbotos, tam ir jābūt plašam barošanas avotam un jāspēj organizēt restartēšanu.
Rīsi. 6.4. Tīkla beztransformatora barošanas avotu shēmas ar maiņstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājiem:
a) tipiska shēma impulsa maiņstrāvas / līdzstrāvas sprieguma pārveidotāja ieslēgšanai DA1 mikroshēmā no ROHM;
b) tipiska shēma impulsa maiņstrāvas / līdzstrāvas sprieguma pārveidotāja ieslēgšanai DA1 mikroshēmā no Power Integrations. Droseles LI, L2 samazina pulsāciju līmeni;
c) divu radioamatieru iecienīto barošanas spriegumu draiveris +5 un +3,3 V. DA1 mikroshēma ir Supertex impulsu AC1DC sprieguma pārveidotājs;
r) DAI ir Supertex komutācijas maiņstrāvas-līdzstrāvas sprieguma pārveidotājs. Kopējā strāva slodze uz izejām +18 un +5 V nedrīkst pārsniegt 40 mA.
Beztransformatora mazjaudas tīkla barošanas avoti ar dzesēšanas kondensatoru tiek plaši izmantoti amatieru radio konstrukcijās to konstrukcijas vienkāršības dēļ, neskatoties uz tik nopietnu trūkumu kā galvaniskā savienojuma esamība starp barošanas avotu un tīklu.
Barošanas avota ievades daļā (6.2. att.) ir balasta kondensators C1 un tilta taisngriezis, kas izgatavots no diodēm VD1, VD2 un zenera diodēm VD3, VD4. Lai ierobežotu ieslēgšanas strāvu caur tilta diodēm un Zener diodēm savienojuma laikā ar tīklu, strāvu ierobežojošs rezistors ar pretestību 50 ... 100 omi ir jāpievieno virknē ar balasta kondensatoru un izlādē kondensatoru pēc iekārtas atvienošanas no tīkla, paralēli tam - rezistors ar pretestību 150 .. .300 kOhm. Pie bloka izejas tiek pieslēgts oksīda filtra kondensators ar jaudu 2000 μF nominālajam spriegumam vismaz 10 V. Rezultātā tiek iegūti funkcionāli pilnvērtīgi barošanas avoti.
Izmantojot jaudīgas Zener diodes (D815A ... D817G), tās var uzstādīt uz kopējā radiatora, ja to tipa apzīmējumā ir burti PP (zener diodēm D815APP ... D817GPP ir apgriezta spaiļu polaritāte). Pretējā gadījumā diodes un zenera diodes ir jāmaina. Tīkla galvaniskais savienojums ar barošanas avota izvadi un līdz ar to darbināmo aprīkojumu rada reālus savainojumu draudus. elektrošoks. Tas ir jāatceras, projektējot un uzstādot blokus ar kondensatora-zenera diodes taisngriezi.
Neskatoties uz to, ka teorētiski kondensatori maiņstrāvas ķēdē nepatērē strāvu, patiesībā tajos var rasties siltums zudumu dēļ. Jūs varat iepriekš pārbaudīt kondensatora piemērotību lietošanai avotā, vienkārši pieslēdzot to elektrotīklam un pēc pusstundas novērtējot korpusa temperatūru. Ja kondensatoram ir laiks manāmi sasilt, tas jāuzskata par nepiemērotu izmantošanai avotā. Speciālie kondensatori rūpnieciskajām elektroinstalācijām praktiski nesasilst - tie ir paredzēti lielai reaktīvā jauda. Šādus kondensatorus izmanto dienasgaismas spuldzēs, balastos asinhronie elektromotori utt.
Zemāk ir divas praktiskas kondensatora sadalītas barošanas shēmas: piecu voltu vispārīgs mērķis slodzes strāvai līdz 0,3 A (6.3. att.) un avotam nepārtrauktās barošanas avots kvarca elektroniski mehāniskajiem pulksteņiem (6.4. att.). Piecu voltu avota sprieguma dalītājs sastāv no papīra kondensatora C1 un diviem oksīdiem C2 un C3, veidojot nepolāru apakšējo sviru ar 100 mikrofaradu ietilpību atbilstoši shēmai. Polarizācijas diodes oksīdu pārim ir kreisās puses tilta diodes saskaņā ar shēmu. Ar diagrammā norādīto elementu vērtējumiem strāva īssavienojums pie barošanas avota izejas ir 600 mA, spriegums pāri kondensatoram C4, ja nav slodzes, ir 27 V.
Plaši izplatītie Ķīnā ražotie elektroniski mehāniskie modinātājpulksteņi parasti tiek darbināti ar vienu galvanisko elementu ar spriegumu 1,5 V. Piedāvātais avots ģenerē 1,4 V spriegumu pie vidējās slodzes strāvas 1 mA.
Spriegums, kas noņemts no dalītāja CI, C2, iztaisno mezglu uz elementiem VD1, VD2. SZ. Bez slodzes spriegums uz kondensatora C3 nepārsniedz 12 V.
Jūsu uzmanībai pievērstais beztransformatora kondensatora taisngriezis darbojas ar izejas sprieguma automātisku stabilizāciju visos iespējamajos darba režīmos (no tukšgaitas līdz nominālajai slodzei). Tas tika panākts, pateicoties būtiskām izmaiņām izejas sprieguma ģenerēšanas principā - nevis sprieguma krituma dēļ no tīkla sprieguma rektificēto pusviļņu strāvas impulsiem pāri Zener diodes pretestībai, kā tas ir citās līdzīgās ierīcēs. , bet sakarā ar diodes tilta pieslēgšanas laika izmaiņām uzglabāšanas kondensatorā .
Stabilizēta kondensatora taisngrieža diagramma ir parādīta attēlā. 6.12. Paralēli diodes tilta izejai ir pievienots tranzistors VT1, kas darbojas atslēgas režīmā. Atslēgas tranzistora VT1 pamatne caur sliekšņa elementu (zenera diode VD3) ir savienota ar uzglabāšanas kondensatoru C2, kas atdalīts ar līdzstrāva no tilta diodes VD2 izejas, lai novērstu ātru izlādi, kad VT1 ir atvērts. Kamēr spriegums uz C2 ir mazāks par stabilizācijas spriegumu VD3, taisngriezis darbojas zināmā veidā. Kad C2 spriegums palielinās un VD3 atveras, tranzistors VT1 arī atveras un šuntē taisngrieža tilta izeju. Tā rezultātā spriegums pie tilta izejas pēkšņi samazinās līdz gandrīz nullei, kas noved pie C2 sprieguma samazināšanās un sekojošas Zenera diodes un pārslēgšanas tranzistora izslēgšanas.
Turklāt spriegums uz kondensatora C2 atkal palielinās, līdz tiek ieslēgta Zenera diode un tranzistors utt. Izejas sprieguma automātiskās stabilizācijas process ir ļoti līdzīgs darbībai pārslēgšanas regulators spriegums ar impulsa platuma regulēšanu. Tikai piedāvātajā ierīcē impulsa atkārtošanās ātrums ir vienāds ar sprieguma pulsācijas frekvenci pie C2. Lai samazinātu zudumus, atslēgas tranzistoram VT1 jābūt ar lielu pastiprinājumu, piemēram, saliktajam KT972A, KT829A, KT827A u.c. Taisngrieža izejas spriegumu var palielināt, izmantojot augstāka sprieguma Zenera diodi vai divus virknē savienotus zemsprieguma spriegumus. . Ar divām zenera diodēm D814V un D814D un kondensatora C1 kapacitāti 2 μF, izejas spriegums pie slodzes ar pretestību 250 omi var būt 23 ... 24 V. Izmantojot piedāvāto metodi, ir iespējams stabilizēt izeju. pusviļņu diodes-kondensatora taisngrieža spriegums, kas izgatavots, piemēram, saskaņā ar diagrammu attēlā. 6.13. Taisngriezim ar pozitīvu izejas spriegumu VD1 ir pievienots paralēli diodei npp tranzistors KT972A vai KT829A, tiek vadīts no taisngrieža izejas caur zenera diodi VD3. Kad kondensators C2 sasniedz spriegumu, kas atbilst Zenera diodes atvēršanas brīdim, atveras arī tranzistors VT1. Rezultātā caur VD2 diodi uz C2 piegādātā sprieguma pozitīvā pusviļņa amplitūda samazinās gandrīz līdz nullei. Kad C2 spriegums samazinās, tranzistors VT1, pateicoties Zener diodei, aizveras, kā rezultātā palielinās izejas spriegums. Procesu pavada impulsa ilguma impulsa platuma regulēšana pie ieejas VD2, tāpēc spriegums pāri kondensatoram C2 paliek stabils kā ieslēgts. Tukšgaita kā arī zem slodzes.
Taisngriežī ar negatīvu izejas spriegumu, paralēli VD1 diodei, jāieslēdz pnp tranzistors KT973A vai KT825A. Izejas stabilizētais spriegums pie slodzes ar pretestību 470 omi ir aptuveni 11 V, pulsācijas spriegums ir 0,3 ... 0,4 V.
Abās piedāvātajās beztransformatora taisngrieža versijās Zenera diode darbojas impulsa režīmā ar dažu miliampēru strāvu, kas nekādā veidā nav saistīta ar taisngrieža slodzes strāvu, ar dzesēšanas kondensatora kapacitātes izkliedi un svārstībām. tīkla spriegums. Tāpēc zudumi tajā ir ievērojami samazināti, un tam nav nepieciešama siltuma noņemšana. Atslēgas tranzistoram arī nav nepieciešams radiators.
Rezistori Rl, R2 šajās ķēdēs ierobežo ieejas strāvu pārejas laikā brīdī, kad ierīce ir pievienota tīklam. Tīkla kontaktdakšas un kontaktligzdas neizbēgamās "atlēciena" dēļ pārslēgšanas procesu pavada virkne īslaicīgu īssavienojumu un ķēdes pārtraukumu. Ar vienu no šiem īssavienojumiem dzēšanas kondensators C1 var uzlādēt līdz pilnai tīkla sprieguma amplitūdas vērtībai, t.i. līdz aptuveni 300 V. Pēc ķēdes pārrāvuma un sekojošas slēgšanas "atlēciena" dēļ šī un tīkla spriegums var pievienot līdz aptuveni 600 V. Tas ir sliktākais gadījums, un tas ir jāņem vērā, lai nodrošinātu uzticamu ierīces darbību. Konkrēts piemērs: maksimālais kolektora strāva tranzistors KT972A ir 4 A, tāpēc ierobežojošo rezistoru kopējai pretestībai jābūt 600 V / 4 A = 150 omi. Lai samazinātu zudumus, rezistora R1 pretestību var izvēlēties kā 51 omu, bet rezistora R2 - 100 omi. To izkliedes jauda nav mazāka par 0,5 W. KT827A tranzistora pieļaujamā kolektora strāva ir 20 A, tāpēc rezistors R2 tam nav obligāts.
Tagad mājā ir daudz maza izmēra iekārtu, kam nepieciešama pastāvīga jauda. Tie ir pulksteņi ar LED indikāciju, un termometri, un maza izmēra uztvērēji utt. Principā tie ir paredzēti akumulatoriem, bet tie "apsēžas" visnepiemērotākajā brīdī. Vienkārša izeja ir barot tos no tīkla barošanas avotiem. Bet pat maza izmēra tīkla (pazeminošs) transformators ir diezgan smags un aizņem ne tik maz vietas, un komutācijas barošanas avoti joprojām ir sarežģīti, jo ražošanai ir nepieciešama zināma pieredze un dārgs aprīkojums.
Šīs problēmas risinājums noteiktos apstākļos var būt beztransformatora barošanas avots ar dzesēšanas kondensatoru. Šie nosacījumi:
- darbināmās ierīces pilnīga autonomija, t.i. tai nevajadzētu pievienot nekādas ārējās ierīces (piemēram, magnetofona uztvērējam programmas ierakstīšanai);
- dielektrisks (nevadošs) korpuss un tās pašas vadības pogas pašam barošanas avotam un tai pievienotajai ierīcei.
Tas ir saistīts ar faktu, ka, ja to darbina beztransformatora bloks, ierīce ir zem tīkla potenciāla, un, pieskaroties tās neizolētajiem elementiem, tas var labi “kratīt”. Ir vērts piebilst, ka, uzstādot šādus barošanas avotus, jāievēro drošības pasākumi un piesardzība.
Ja regulēšanai nepieciešams izmantot osciloskopu, strāvas padeve jāpievieno caur izolācijas transformatoru.
Vienkāršākajā formā beztransformatora barošanas ķēdei ir tāda forma, kas parādīta 1. attēlā.
Lai ierobežotu ieslēgšanas strāvu, kad iekārta ir pievienota tīklam, rezistors R2 ir savienots virknē ar kondensatoru C1 un taisngrieža tiltu VD1, un tam paralēli ir pievienots rezistors R1, lai pēc atvienošanas izlādētu kondensatoru.
Beztransformatora barošanas avots vispārīgā gadījumā ir taisngrieža un parametriskā stabilizatora simbioze. Maiņstrāvas kondensators C1 ir kapacitatīvā (reaktīvā, t.i., enerģiju nepatērējoša) pretestība Xc, kuras vērtību nosaka pēc formulas:
kur (- tīkla frekvence (50 Hz); kondensatora C1 kapacitāte C, F.
Tad avota izejas strāvu var aptuveni noteikt šādi:
kur Uc ir tīkla spriegums (220 V).
Cita barošanas avota ieejas daļā (2.a att.) ir balasta kondensators C1 un tilta taisngriezis, kas izgatavots no diodēm VD1, VD2 un zenera diodēm VD3, VD4. Rezistori R1, R2 spēlē tādu pašu lomu kā pirmajā ķēdē. Bloka izejas sprieguma viļņu forma ir parādīta 2.b attēlā (kad izejas spriegums pārsniedz Zener diožu stabilizācijas spriegumu, pretējā gadījumā tas darbojas kā parasta diode).
No strāvas pozitīvā pusperioda sākuma caur kondensatoru C1 līdz brīdim t1 Zenera diode VD3 un diode VD2 ir atvērti, un Zenera diode VD4 un diode VD1 ir aizvērti. Laika intervālā t1 ... t3 Zenera diode VD3 un diode VD2 paliek atvērti, un caur atvērto Zenera diodi VD4 iet stabilizācijas strāvas impulss. Spriegums pie izejas Uout un Zener diodes VD4 ir vienāds ar tā stabilizācijas spriegumu Ust.
Stabilizācijas impulsa strāva, kas ir cauri diodes-zenera diodes taisngriežam, apiet slodzi RH, kas ir savienota ar tilta izeju. Brīdī t2 stabilizācijas strāva sasniedz maksimumu, un brīdī t3 tā ir vienāda ar nulli. Līdz pozitīvā pusperioda beigām Zenera diode VD3 un diode VD2 paliek atvērti.
Brīdī t4 beidzas pozitīvais puscikls un sākas negatīvais puscikls, no kura sākuma līdz brīdim t5 Zenera diode VD4 un diode VD1 jau ir atvērti, un Zenera diode VD3 un diode VD2 ir atvērti. slēgts. Laika intervālā t5-t7 Zenera diode VD4 un diode VD1 turpina palikt atvērtas, un caur Zenera diodi VD3 pie UCT sprieguma iziet cauri stabilizācijas strāvas impulss, maksimums laikā t6. Sākot no t7 un līdz negatīvā pusperioda beigām, Zenera diode VD4 un diode VD1 paliek atvērti. Aplūkotais diodes-zenera diodes taisngrieža darbības cikls tiek atkārtots nākamajos tīkla sprieguma periodos.
Tādējādi rektificēta strāva iet caur zenera diodēm VD3, VD4 no anoda uz katodu, un pretējā virzienā - impulsa stabilizācijas strāva. Laika intervālos t1...t3 un t5...t7 stabilizācijas spriegums mainās ne vairāk kā par dažiem procentiem. Maiņstrāvas vērtība pie tilta VD1...VD4 ieejas pirmajā tuvinājumā ir vienāda ar tīkla sprieguma attiecību pret balasta kondensatora C1 kapacitāti.
Diodes-zenera diodes taisngrieža darbība bez balasta kondensatora, kas ierobežo caurplūdes strāvu, nav iespējama. Funkcionālā ziņā tie ir nedalāmi un veido vienotu veselumu - kondensatora-zenera diodes taisngriezi.
Tāda paša veida zenera diožu UCT vērtību izplatība ir aptuveni 10%, kas izraisa papildu izejas sprieguma pulsāciju parādīšanos ar tīkla frekvenci, pulsācijas sprieguma amplitūda ir proporcionāla vērtību starpībai. Zenera diožu VD3 un VD4 Ust.
Izmantojot jaudīgas Zener diodes D815A ... D817G, tās var uzstādīt uz kopējā radiatora, ja to tipa apzīmējumā ir burti “PP” (zener diodēm D815APP ... D817GPP ir apgriezta spaiļu polaritāte). Pretējā gadījumā diodes un Zener diodes jāmaina.
Beztransformatora barošanas avoti parasti tiek montēti pēc klasiskās shēmas: dzesēšanas kondensators, taisngriezis Maiņstrāvas spriegums, filtra kondensators, stabilizators. Kapacitatīvā filtrs izlīdzina izejas sprieguma pulsāciju. Jo lielāka ir filtra kondensatoru kapacitāte, jo mazāk pulsācijas un attiecīgi lielāka izejas sprieguma nemainīgā sastāvdaļa. Tomēr dažos gadījumos var iztikt bez filtra, kas bieži vien ir apgrūtinošākā šāda strāvas avota daļa.
Ir zināms, ka maiņstrāvas ķēdē iekļautais kondensators nobīda savu fāzi par 90 °. Fāzes nobīdes kondensators tiek izmantots, piemēram, pievienojot trīsfāzu motoru vienfāzes tīkls. Ja taisngriežā tiek izmantots fāzes nobīdes kondensators, kas nodrošina rektificētā sprieguma pusviļņu savstarpēju pārklāšanos, daudzos gadījumos var iztikt bez apjomīga kapacitatīvā filtra vai būtiski samazināt tā kapacitāti. Šāda stabilizēta taisngrieža diagramma ir parādīta 3. attēlā.
Trīsfāzu taisngriezis VD1.VD6 ir pievienots maiņstrāvas sprieguma avotam, izmantojot aktīvo (rezistors R1) un kapacitatīvo (kondensators C1) pretestību.
Taisngrieža izejas spriegums stabilizē Zenera diodi VD7. Fāzu nobīdes kondensatoram C1 jābūt paredzētam darbam maiņstrāvas ķēdēs. Šeit, piemēram, ir piemēroti K73-17 tipa kondensatori ar darba spriegumu vismaz 400 V.
Šādu taisngriezi var izmantot, ja nepieciešams samazināt elektroniskās ierīces izmērus, jo kapacitatīvā filtra oksīda kondensatoru izmēri parasti ir daudz lielāki nekā salīdzinoši mazas ietilpības fāzes nobīdes kondensatora izmēri.
Vēl viena piedāvātās opcijas priekšrocība ir tāda, ka strāvas patēriņš ir gandrīz nemainīgs (pastāvīgas slodzes gadījumā), savukārt taisngriežos ar kapacitatīvo filtru ieslēgšanas brīdī sākuma strāva ievērojami pārsniedz līdzsvara stāvokļa vērtību (filtra kondensatoru uzlādes dēļ), kas dažos gadījumos ir ļoti nevēlami.
Aprakstīto ierīci var izmantot arī ar sērijveida sprieguma stabilizatoriem ar pastāvīgu slodzi, kā arī ar slodzi, kurai nav nepieciešama sprieguma stabilizācija.
Pilnīgi vienkāršu beztransformatora barošanas bloku (4. att.) var uzbūvēt "uz ceļa" tikai pusstundas laikā.
Šajā iemiesojumā ķēde ir paredzēta izejas spriegumam 6,8 V un strāvai 300 mA. Spriegumu var mainīt, nomainot Zenera diodi VD4 un, ja nepieciešams, VD3. Un, uzstādot tranzistorus uz radiatoriem, jūs varat arī palielināt slodzes strāvu. Diodes tilts - jebkurš, paredzēts reversajam spriegumam vismaz 400 V. Starp citu, mēs varam atgādināt arī "senās" diodes. D226B.
Citā beztransformatora avotā (5. att.) kā stabilizators tiek izmantota mikroshēma KR142EN8. Tā izejas spriegums ir 12 V. Ja nepieciešams regulēt izejas spriegumu, tad DA1 mikroshēmas 2. kontaktdakša tiek savienota ar kopēju vadu caur mainīgais rezistors, piemēram, tips SPO-1 (ar lineāru pretestības izmaiņu raksturlielumu). Tad izejas spriegums var mainīties 12...22 V robežās.
Kā DA1 mikroshēma, lai iegūtu citus izejas spriegumus, nepieciešams izmantot atbilstošus integrētos stabilizatorus, piemēram, KR142EN5, KR1212EN5, KR1157EN5A utt. Kondensators C1 ir nepieciešams vismaz 300 V darba spriegumam, marka K76- 3, K73-17 vai līdzīgi (nepolāri, augstspriegums). Oksīda kondensators C2 darbojas kā jaudas filtrs un izlīdzina sprieguma viļņus. Kondensators C3 samazina troksni ieslēgtā stāvoklī augsta frekvence. Rezistori R1, R2 - tips MLT-0.25. Diodes VD1...VD4 var aizstāt ar KD105B...KD105G, KD103A, B, KD202E. VD5 Zener diode ar stabilizācijas spriegumu 22 ... 27 V aizsargā mikroshēmu no sprieguma pārspriegumiem avota ieslēgšanas brīdī.
Neskatoties uz to, ka teorētiski kondensatori maiņstrāvas ķēdē nepatērē strāvu, patiesībā tajos var rasties siltuma daudzums zudumu dēļ. Kondensatora piemērotību kā dzesējošo kondensatoru izmantošanai beztransformatora avotā var pārbaudīt, vienkārši pieslēdzot to elektrotīklam un pēc pusstundas novērtējot korpusa temperatūru. Ja kondensatoram ir laiks manāmi sasilt, tas nav piemērots. Speciālie kondensatori rūpnieciskajām elektroinstalācijām praktiski nesasilst (tie ir paredzēti lielai reaktīvai jaudai). Šādus kondensatorus parasti izmanto dienasgaismas spuldzēs, asinhrono elektromotoru balastos utt.
5 voltu avotā (6. att.) ar slodzes strāvu līdz 0,3 A izmanto kondensatora sprieguma dalītāju. Tas sastāv no papīra kondensatora C1 un diviem oksīda kondensatoriem C2 un C3, kas veido apakšējo (pēc ķēdes) nepolāro plecu ar jaudu 100 μF (kondensatoru pretsērijas savienojums). Tilta diodes kalpo kā polarizācijas diodes oksīdu pārim. Ar norādītajiem elementu nomināliem īssavienojuma strāva pie barošanas avota izejas ir 600 mA, spriegums kondensatoram C4, ja nav slodzes, ir 27 V.
Pārnēsājamā uztvērēja barošanas bloks (7. att.) viegli iekļaujas tā bateriju nodalījumā. Diodes tilts VD1 ir paredzēts darba strāvai, tā ierobežojošo spriegumu nosaka Zenera diodes VD2 nodrošinātais spriegums. Elementi R3, VD2. VT1 veido analogu jaudīga Zenera diode. Šādas zenera diodes maksimālo strāvu un jaudas izkliedi nosaka tranzistors VT1. Tam var būt nepieciešams radiators. Bet vienalga maksimālā strāvašim tranzistoram nevajadzētu būt mazākam par slodzes strāvu. Elementi R4, VD3 - ķēde izejas sprieguma klātbūtnes norādīšanai. Pie zemām slodzes strāvām jāņem vērā šīs ķēdes patērētā strāva. Rezistors R5 noslogo strāvas ķēdi ar nelielu strāvu, kas stabilizē tā darbību.
Dzēšanas kondensatori C1 un C2 - tipa KBG vai līdzīgi. Varat arī izmantot K73-17 ar darba spriegumu 400 V (piemērots ar 250 V, jo tie ir savienoti virknē). Izejas spriegums ir atkarīgs no dzēšanas kondensatoru pretestības maiņstrāva, reālā slodzes strāva un no zenera diodes stabilizācijas sprieguma.
Lai stabilizētu beztransformatora barošanas avota spriegumu ar dzesēšanas kondensatoru, var izmantot simetriskus dinistorus (8. att.).
Uzlādējot filtra kondensatoru C2 līdz dinistora VS1 atvēršanas spriegumam, tas ieslēdzas un šuntē diodes tilta ieeju. Slodze šajā laikā saņem jaudu no kondensatora C2 Nākamā puscikla sākumā C2 atkal tiek uzlādēts līdz tādam pašam spriegumam, un process tiek atkārtots. Kondensatora C2 sākotnējais izlādes spriegums nav atkarīgs no slodzes strāvas un tīkla sprieguma, tāpēc iekārtas izejas sprieguma stabilitāte ir diezgan augsta.
Sprieguma kritums dinistorā ieslēgtā stāvoklī ir mazs, jaudas izkliede un līdz ar to arī tā sildīšana ir daudz mazāka nekā Zenera diodei. Maksimālā strāva caur dinistoru ir aptuveni 60 mA. Ja šī vērtība nav pietiekama, lai iegūtu nepieciešamo izejas strāvu, jūs varat “ieslēgt dinistoru ar triaku vai tiristoru (9. att.) Šādu barošanas avotu trūkums ir ierobežotā izejas spriegumu izvēle, ko nosaka pagrieziens- uz dinistoru spriegumiem.
Beztransformatora barošanas avots ar regulējamu izejas spriegumu ir parādīts 10.a attēlā.
Tās īpatnība ir regulējamas negatīvas atgriezeniskās saites izmantošana no bloka izejas uz tranzistora kaskādi VT1, kas savienota paralēli diodes tilta izejai. Šī kaskāde ir regulējošs elements, un to kontrolē signāls no vienpakāpes pastiprinātāja izejas uz VT2.
Izejas signāls VT2 ir atkarīgs no sprieguma starpības, kas tiek piegādāts no mainīgā rezistora R7, kas savienots paralēli barošanas avota izejai, un atsauces sprieguma avota uz diodēm VD3, VD4. Būtībā ķēde ir regulējams šunta regulators. Balasta rezistora lomu spēlē dzēšanas kondensators C1, paralēli vadāmais elements ir tranzistors VT1.
Šis barošanas avots darbojas šādi.
Savienojot ar tīklu, tranzistori VT1 un VT2 ir bloķēti, un uzglabāšanas kondensators C2 tiek uzlādēts caur diodi VD2. Kad tranzistora VT2 bāze sasniedz spriegumu, kas vienāds ar atsauces spriegumu uz diodēm VD3, VD4, tranzistori VT2 un VT1 tiek atbloķēti. Tranzistors VT1 šuntē diodes tilta izeju, un tā izejas spriegums samazinās, kas noved pie sprieguma samazināšanās uz uzglabāšanas kondensatora C2 un tranzistoru VT2 un VT1 bloķēšanas. Tas savukārt izraisa C2 sprieguma palielināšanos, atbloķējot VT2, VT1 un atkārtojot ciklu.
Sakarā ar negatīvo atgriezenisko saiti, kas darbojas šādi, izejas spriegums paliek nemainīgs (stabilizēts) gan ar slodzi (R9), gan bez tās (tukšgaitā). Tās vērtība ir atkarīga no R7 potenciometra slīdņa stāvokļa.
Dzinēja augšējā (saskaņā ar diagrammu) pozīcija atbilst lielākam izejas spriegumam. Iepriekš minētās ierīces maksimālā izejas jauda ir 2 vati. Izejas sprieguma regulēšanas robežas ir no 16 līdz 26 V, un ar īsslēguma diodi VD4 - no 15 līdz 19,5 V. Pulsācijas līmenis pie slodzes nav lielāks par 70 mV.
Tranzistors VT1 darbojas mainīgā režīmā: slodzes klātbūtnē - lineārajā režīmā, tukšgaitā - impulsa platuma modulācijas (PWM) režīmā ar sprieguma pulsācijas frekvenci kondensatorā C2 100 Hz. Šajā gadījumā kolektora VT1 sprieguma impulsiem ir maigas frontes.
Pareizas kapacitātes C1 izvēles kritērijs ir iegūt nepieciešamo maksimālo spriegumu pie slodzes. Ja tā kapacitāte ir samazināta, tad maksimālais izejas spriegums pie nominālās slodzes netiek sasniegts. Vēl viens C1 izvēles kritērijs ir sprieguma viļņu formas invariance pie diodes tilta izejas (10.b att.).
Sprieguma viļņu formai ir tīkla sprieguma rektificētu sinusoidālu pusviļņu secība ar ierobežotām (saplacinātām) pozitīvu pussinusa viļņu virsotnēm, virsotņu amplitūda ir mainīga atkarībā no slīdņa R7 stāvokļa, un mainās lineāri ar tās rotāciju. Bet katram pusviļņam obligāti jāsasniedz nulle, konstanta komponenta klātbūtne (kā parādīts 10.b attēlā ar punktētu līniju) nav pieļaujama, jo šajā gadījumā tiek pārkāpts stabilizācijas režīms.
Lineārais režīms ir viegls, VT1 tranzistors nedaudz uzsilst un var darboties ar mazu radiatoru vai bez tā. R7 dzinēja apakšējā pozīcijā (pie minimālā izejas sprieguma) notiek neliela sildīšana. Tukšgaitā tranzistora VT1 termiskais režīms pasliktinās R7 dzinēja augšējā stāvoklī.Šajā gadījumā tranzistors VT1 jāuzstāda uz neliela radiatora, piemēram, "karoga" veidā, kas izgatavots no kvadrāta. -formas alumīnija plāksne ar malu 30 mm un biezumu 1 ... 2 mm.
Regulējošais tranzistors VT1 - vidēja jauda, ar lielu pārneses koeficientu. Tās kolektora strāvai jābūt 2 ... 3 reizes lielākai par maksimālo slodzes strāvu, pieļaujamais kolektora-emitera spriegums nav mazāks par barošanas avota maksimālo izejas spriegumu. Kā VT1 var izmantot tranzistorus KT972A, KT829A, KT827A utt. VT2 tranzistors darbojas zemstrāvas režīmā, tāpēc ir piemērots jebkurš mazjaudas p-n-p tranzistors - KT203, KT361 utt.
Rezistori R1, R2 - aizsargājoši. Tie aizsargā vadības tranzistoru VT1 no kļūmes pārejas laikā pārejas laikā brīdī, kad iekārta ir pievienota tīklam.
Beztransformatora kondensatora taisngriezis (11. att.) darbojas ar izejas sprieguma automātisko stabilizāciju. Tas tiek panākts, mainot diodes tilta savienojuma laiku ar uzglabāšanas kondensatoru. Paralēli diodes tilta izejai ir pievienots tranzistors VT1, kas darbojas atslēgas režīmā. Pamatne VT1 caur Zenera diodi VD3 ir savienota ar uzglabāšanas kondensatoru C2, kas ar līdzstrāvu ir atdalīta no tilta izejas ar diodi VD2, lai novērstu ātru izlādi, kad VT1 ir atvērts. Kamēr spriegums uz C2 ir mazāks par stabilizācijas spriegumu VD3, taisngriezis darbojas kā parasti. Kad C2 spriegums palielinās un VD3 atveras, tranzistors VT1 arī atveras un šuntē taisngrieža tilta izeju. Spriegums pie tilta izejas pēkšņi samazinās līdz gandrīz nullei, kas noved pie C2 sprieguma samazināšanās un Zenera diodes un pārslēgšanas tranzistoru izslēgšanas.
Turklāt spriegums uz kondensatora C2 atkal palielinās, līdz tiek ieslēgta Zenera diode un tranzistors utt. Izejas sprieguma automātiskās stabilizācijas process ir ļoti līdzīgs komutācijas sprieguma regulatora darbībai ar impulsa platuma regulēšanu. Tikai piedāvātajā ierīcē impulsa atkārtošanās ātrums ir vienāds ar sprieguma pulsācijas frekvenci uz C2. Lai samazinātu zudumus, atslēgas tranzistoram VT1 jābūt ar lielu pastiprinājumu, piemēram, KT972A, KT829A, KT827A uc Taisngrieža izejas spriegumu var palielināt, izmantojot augstāka sprieguma Zener diodi (sērijveidā savienota zemsprieguma ķēde ). Ar divām Zener diodēm D814V, D814D un kondensatora C1 kapacitāti 2 μF, izejas spriegums pie slodzes ar pretestību 250 omi var būt 23 ... 24 V.
Līdzīgi var stabilizēt pusviļņu diodes-kondensatora taisngrieža izejas spriegumu (12. att.).
Taisngriezim ar pozitīvu izejas spriegumu n-p-n tranzistors ir savienots paralēli diodei VD1, ko kontrolē no taisngrieža izejas caur Zenera diodi VD3. Kad kondensators C2 sasniedz spriegumu, kas atbilst Zenera diodes atvēršanas brīdim, atveras arī tranzistors VT1. Rezultātā caur VD2 diodi uz C2 piegādātā sprieguma pozitīvā pusviļņa amplitūda samazinās gandrīz līdz nullei. Kad C2 spriegums samazinās, tranzistors VT1 aizveras Zener diodes dēļ, kas izraisa izejas sprieguma palielināšanos. Procesu papildina impulsa ilguma impulsa platuma regulēšana pie ieejas VD2, tāpēc tiek stabilizēts spriegums kondensatorā C2.
Taisngriežā ar negatīvu izejas spriegumu paralēli VD1 diodei jāpievieno p-n-p tranzistors KT973A vai KT825A. Izejas stabilizētais spriegums pie slodzes ar pretestību 470 omi ir aptuveni 11 V, pulsācijas spriegums ir 0,3 ... 0,4 V.
Abās versijās zenera diode darbojas impulsa režīmā ar dažu miliampēru strāvu, kas nekādi nav saistīts ar taisngrieža slodzes strāvu, dzēšanas kondensatora kapacitātes izkliedi un tīkla sprieguma svārstībām. Tāpēc zudumi tajā ir ievērojami samazināti, un tam nav nepieciešama siltuma noņemšana. Atslēgas tranzistoram arī nav nepieciešams radiators.
Rezistori R1, R2 šajās ķēdēs ierobežo ieejas strāvu pārejas laikā brīdī, kad ierīce ir pievienota tīklam. Sakarā ar neizbēgamu strāvas kontaktdakšas kontaktu "atlēcienu", pārslēgšanas procesu pavada virkne īssavienojumu un ķēdes pārtraukumu. Ar vienu no šiem īssavienojumiem dzēšanas kondensators C1 var uzlādēt līdz pilnai tīkla sprieguma amplitūdas vērtībai, t.i. līdz aptuveni 300 V. Pēc pārtraukuma un sekojoša īssavienojuma "atlēciena" dēļ šis un tīkla spriegums kopā var sasniegt aptuveni 600 V. Tas ir sliktākais gadījums, kas jāņem vērā, lai nodrošinātu drošu darbību no ierīces.
Vēl viena atslēgas beztransformatora barošanas ķēdes versija ir parādīta 13. attēlā.
Tīkla spriegums, kas iet caur diodes tiltu uz VD1.VD4, tiek pārveidots par pulsējošu amplitūdu aptuveni 300 V. Tranzistors VT1 ir salīdzinājums, VT2 ir atslēga. Rezistori R1, R2 veido VT1 sprieguma dalītāju. Regulējot R2, varat iestatīt salīdzinājuma reakcijas spriegumu. Kamēr spriegums pie diodes tilta izejas sasniedz iestatīto slieksni, tranzistors VT1 ir aizvērts, vārtiem VT2 ir sprūda spriegums un tas ir atvērts. Kondensators C1 tiek uzlādēts caur VT2 un diodi VD5.
Kad tiek sasniegts iestatītais slieksnis, tranzistors VT1 atveras un šuntē vārtus VT2. Atslēga aizveras un atkal atveras, kad spriegums pie tilta izejas kļūst mazāks par salīdzinājuma slieksni. Tādējādi uz C1 tiek iestatīts spriegums, kuru stabilizē integrālais stabilizators DA1.
Ar diagrammā norādītajiem nomināliem avots nodrošina izejas spriegumu 5 V ar strāvu līdz 100 mA. Iestatījums sastāv no VT1 sliekšņa iestatīšanas. IRF730 vietā var izmantot. KP752A, IRF720, BUZ60, 2N6517 tiek aizstāts ar KT504A.
Miniatūru beztransformatora barošanas avotu mazjaudas ierīcēm var uzbūvēt uz HV-2405E mikroshēmas (14. att.), kas tieši pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā.
IC ieejas sprieguma diapazons ir -15 ... 275 V. Izejas sprieguma diapazons ir 5 ... 24 V pie maksimālās izejas strāvas līdz 50 mA. Pieejams plakanā plastmasas DIP-8 iepakojumā. Mikroshēmas uzbūve ir parādīta 15.a attēlā, spraudnis parādīts 15.b attēlā.
Avota ķēdē (14. att.) īpaša uzmanība jāpievērš rezistoriem R1 un R2. To kopējai pretestībai jābūt aptuveni 150 omi, un jaudas izkliedei jābūt vismaz 3 vatiem. Ieejas augstsprieguma kondensatora C1 kapacitāte var būt no 0,033 līdz 0,1 uF. Gandrīz jebkuru varistoru Rv var izmantot ar darba spriegumu 230,250 V. Rezistoru R3 izvēlas atkarībā no nepieciešamā izejas sprieguma. Tā neesamības gadījumā (5. un 6. izejas ir aizvērtas) izejas spriegums ir nedaudz lielāks par 5 V, ar pretestību 20 kOhm, izejas spriegums ir aptuveni 23 V. Rezistora vietā varat ieslēgt Zener diodi ar nepieciešamais stabilizācijas spriegums (no 5 līdz 21 V). Citām daļām nav īpašu prasību, izņemot darba sprieguma izvēli elektrolītiskie kondensatori(aprēķinu formulas ir parādītas diagrammā).
Ņemot vērā beztransformatora avotu iespējamo bīstamību, dažos gadījumos var interesēt kompromisa variants: ar dzesēšanas kondensatoru un transformatoru (16. att.).
Šeit ir piemērots transformators ar augstu spriegumu. sekundārais tinums, jo nepieciešamais rektificētais spriegums tiek iestatīts, izvēloties kondensatora C1 kapacitāti. Galvenais, lai transformatora tinumi nodrošinātu nepieciešamo strāvu.
Lai novērstu ierīces atteici, kad slodze ir atvienota, VD1 ... VD4 tilta izejai jāpievieno Zener diode D815P. Normālā režīmā tas nedarbojas, jo tā stabilizācijas spriegums ir lielāks nekā darba spriegums pie tilta izejas. Drošinātājs FU1 aizsargā transformatoru un stabilizatoru kondensatora C1 bojājuma gadījumā.
Šāda veida avotos sērijveidā savienotu kapacitatīvo (kondensators C1) un induktīvo (transformators T1) pretestību ķēdē var rasties sprieguma rezonanse. Tas ir jāatceras, regulējot tos un kontrolējot spriegumu ar osciloskopu.
Skatīt citus rakstus sadaļā.
Lasi un raksti noderīga
Šādā barošanas avotā virknē savienots kondensators un slodze ir savienoti ar maiņstrāvas tīklu. Vispirms apskatīsim avota darbību ar tīri pretestības slodzi (1.a att.).
No elektrotehnikas kursa ir zināms, ka sērijveidā savienota kondensatora C1 un rezistora Rn pretestība ir vienāda ar:
kur X c 1 \u003d 1 / 2n * f * C1 ir kondensatora kapacitāte frekvencē f. Dzejnieks-
1. att
mu efektīvā maiņstrāva ķēdē Ieff \u003d Uс / Z (Uc ir barošanas spriegums). Slodzes strāva ir saistīta ar kondensatora kapacitāti, avota izejas spriegumu un tīkla spriegumu šādi
Maziem izejas spriegumiem
Ieff \u003d 2l * f * C1 * Uc.
Kā praksē noderīgu piemēru aprēķināsim dzēšanas kondensatoru 127 V lodāmura ar 40 W jaudu pievienošanai 220 V tīklam. Nepieciešamā slodzes strāvas efektīvā vērtība Ieff \u003d 40/127 \u003d 0,315 A. Dzēšanas kondensatora paredzamā kapacitāte
Sildierīču darbībai svarīga ir efektīvās strāvas vērtība. Taču, ja slodze ir, piemēram, akumulators, kas iekļauts taisngrieža tilta diagonālē (1. att., b), tas tiks uzlādēts ar vidējo rektificēto (pulsējošo) strāvu, kuras skaitliskā vērtība ir mazāka par Ieff. :
Radioamatieru praksē bieži tiek izmantots avots, kurā ar diodes tiltu virknē tiek pieslēgts tīklam dzesēšanas kondensators, un slodze, kas šunta ar citu kondensatoru, tiek barota no tilta izejas diagonāles (2. att.) . Šajā gadījumā ķēde kļūst krasi nelineāra, un strāvas forma, kas plūst caur tiltu un slāpē kondensatoru, atšķirsies no sinusoidālas. Šī iemesla dēļ iepriekš minētais aprēķins ir nepareizs.
Kādi procesi notiek avotā ar izlīdzinošo kondensatoru C2, kura jauda ir pietiekama, lai izejas sprieguma pulsāciju uzskatītu par nenozīmīgu? Dzēšanas kondensatoram C1 diodes tilts (kopā ar C2 un Rн) līdzsvara stāvoklī ir sava veida simetriskas Zenera diodes ekvivalents. Kad spriegums uz šī ekvivalenta ir mazāks par noteiktu vērtību (tas praktiski ir vienāds ar spriegumu Uout uz kondensatora C2), tilts ir aizvērts un nevada strāvu, pie lielāka sprieguma, strāva plūst caur atvērto tiltu, novēršot spriegums pie tilta ieejas palielinās.
Apsvēršana sāksies no brīža ti, kad tīkla spriegums ir maksimālais (3. att.). Kondensators C1 tiek uzlādēts līdz tīkla amplitūdas spriegumam Uc.amp mīnus spriegums uz diodes tilta um, aptuveni vienāds ar Uout. Strāva caur kondensatoru C1 un slēgto tiltu ir nulle. Spriegums tīklā samazinās saskaņā ar kosinusa likumu (1. grafiks), tas samazinās arī uz tilta (2. grafiks), un spriegums pāri kondensatoram C1 nemainās.
Kondensatora strāva paliks nulle, līdz spriegums uz diodes tilta, mainot zīmi uz pretējo, sasniegs vērtību -Uout (moments t2). Šajā brīdī caur kondensatoru C1 un tiltu pēkšņi parādīsies pašreizējā lei. Sākot no brīža t2, spriegums uz tilta nemainās, un strāvu nosaka tīkla sprieguma maiņas ātrums, un tāpēc tā būs tieši tāda pati kā tad, ja tīklam būtu pievienots tikai kondensators C1 (grafiks 3).
Kad tīkla spriegums sasniedz negatīvu amplitūdas vērtību (moments t 3), strāva caur kondensatoru C1 atkal kļūs par nulli. Pēc tam procesu atkārto ik pēc puscikla.
Strāva caur tiltu plūst tikai laika intervālā no t 2 līdz t 3, tās vidējo vērtību var aprēķināt kā sinusoīda ēnotās daļas laukumu 3. grafikā. Vienkārši aprēķini, kas tomēr prasa zināšanas par diferenciālo un integrālrēķinu, sniedziet šādu formulu vidējai strāvai Iav caur slodzi Rн:
(2)
Pie zemām izejas sprieguma vērtībām šī formula un iepriekš iegūtā (1) dod tādu pašu rezultātu. Ja punktā (2) izejas strāva tiek pielīdzināta nullei, mēs iegūstam Uvyx=Uc*2 ^1/2, t.i., ar slodzes strāvu, kas vienāda ar nulli (gadījumā, ja nejauši tiek atvienota slodze, piemēram, neuzticama dēļ kontakts), avota izejas spriegums kļūst vienāds ar tīkla amplitūdas spriegumu. Tas nozīmē, ka visiem avota elementiem ir jāiztur šāds spriegums. Kad slodzes strāva samazinās, piemēram, par 10%, izejas spriegums palielināsies tā, ka izteiksme iekavās samazinās arī par 10%, t.i., par aptuveni 30 V (pie Uout = 10 V). Secinājums - Zener diodes iekļaušana paralēli slodzei Rn (kā parādīts ar punktētām līnijām 2. attēlā) ir gandrīz obligāta.
Pusviļņu taisngriežam (4. att.) strāvu aprēķina pēc šādas formulas:
Protams, pie zemām izejas sprieguma vērtībām slodzes strāva būs uz pusi lielāka nekā pilna viļņa taisngriežam, un izejas spriegums pie nulles slodzes strāvas būs divreiz lielāks - galu galā tas ir spriegums- dubultošanas taisngriezis!
Avotu aprēķināšanas procedūra saskaņā ar shēmu attēlā. 2 nākamais. Sākotnēji tos nosaka izejas spriegums Uout, slodzes strāvas maksimālās In max un minimālās I n min vērtības, tīkla sprieguma maksimālās Uc max un minimālās Uc min vērtības. Iepriekš jau tika norādīts, ka ar mainīgu slodzes strāvu ir nepieciešama Zenera diode, kas savienota paralēli slodzei Rn. Kā to izvēlēties? Pie minimālā tīkla sprieguma un maksimālās slodzes strāvas caur Zenera diodi jāplūst strāvai, kas ir vismaz pieļaujamā minimālā stabilizācijas strāva 1.min. Varat iestatīt vērtību 3...5 mA robežās. Tagad nosakiet dzēšanas kondensatora C1 kapacitāti pilna viļņa taisngriežam:
C1 \u003d 3,5 (Ist min + ln max) / (Uc min-0,7 Uvyx). (3)
Formulu iegūst no (2), aizstājot atbilstošās vērtības. Strāva tajā ir miliamperos, spriegums ir voltos; kapacitāte ir mikrofaradās. Aprēķina rezultāts tiek noapaļots līdz tuvākajai lielākajai nominālvērtībai; varat izmantot akumulatoru no vairākiem paralēli savienotiem kondensatoriem.
I st max \u003d (U c max -0,7 Uout) C 1 / 3,5-I n min (4)
Ja nav Zener diodes vajadzīgajam spriegumam Uout, pieļaujot aprēķināto maksimālo stabilizācijas strāvu, varat virknē savienot vairākas Zener diodes zemākam spriegumam vai izmantot jaudīgas Zener diodes analogu.
Minimālā slodzes strāva milimetros jāievieto formulā (4) tikai tad, ja šī strāva ir gara - dažas sekundes vai vairāk. Ar īslaicīgu minimālo slodzes strāvu (sekundes daļas) tā jāaizstāj ar vidējo (laikā) slodzes strāvu. Ja Zenera diode pieļauj strāvu, kas ir lielāka par to, kas aprēķināta pēc formulas (4), ieteicams izmantot nedaudz lielākas jaudas dzesēšanas kondensatoru, lai samazinātu prasības tās izvēles precizitātei.