การคำนวณออนไลน์ของตัวเก็บประจุดับของแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง (10+)
อุปกรณ์จ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง - การคำนวณออนไลน์ของตัวเก็บประจุแบบดับของแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง
แต่โครงงาน (A1)จะไม่ทำงานเนื่องจากกระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุในทิศทางเดียวเท่านั้น มันจะชาร์จตัวเก็บประจุอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นแรงดันไฟฟ้าจะไม่ถูกนำไปใช้กับวงจรอีกต่อไป จำเป็นที่ตัวเก็บประจุซึ่งถูกชาร์จในครึ่งรอบหนึ่งสามารถถูกคายประจุในวงจรอื่นได้ สำหรับสิ่งนี้ในโครงการ (A2)แนะนำไดโอดที่สอง
แรงดันไฟหลักถูกนำไปใช้ระหว่างขั้วต่อที่มีเครื่องหมาย 220V และสายไฟทั่วไป ตัวต้านทาน R2จำเป็นต้องจำกัดกระแสไฟกระชาก เมื่อวงจรทำงานในโหมดนิ่งที่แรงดันไฟหลัก อย่างดี, ไม่มีกระแสไฟกระชาก แต่ในขณะที่เปิดเครื่องเราไม่สามารถรับค่าศูนย์ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้ (ซึ่งจะเหมาะสมที่สุด) แต่สำหรับค่าใด ๆ ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดหนึ่ง จากนั้นตัวเก็บประจุจะถูกคายประจุ เพื่อให้ส่วนแรงดันต่ำเชื่อมต่อโดยตรงกับแอมพลิจูด 310V ของแรงดันไฟหลัก จำเป็นที่ตอนนี้ไดโอดจะไม่ไหม้ สำหรับสิ่งนี้:
[ตัวต้านทาน R2, โอห์ม] = 310 / [ชีพจรกระแสไฟครั้งเดียวสูงสุดที่อนุญาตผ่านไดโอด A]
น่าเสียดายที่ข้อผิดพลาดเกิดขึ้นเป็นระยะในบทความมีการแก้ไขบทความเสริมพัฒนาและเตรียมการใหม่ สมัครรับข่าวสารเพื่อรับข่าวสาร
หากไม่ชัดเจน ให้ถาม!
ถามคำถาม. อภิปรายบทความ ข้อความ
สวัสดีตอนเย็น. ไม่ว่าฉันจะพยายามมากแค่ไหนฉันก็ไม่สามารถใช้สูตรข้างต้นสำหรับรูปที่ 1.2 เพื่อเรียนรู้ค่าของความจุของตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ด้วยค่าข้อมูลที่กำหนดในตารางของคุณ (Uin ~ 220V, Uout 15V, Iout 100mA, f 50Hz) ฉันมีปัญหาเปิดคอยล์ของรีเลย์ DC ขนาดเล็กสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน -25V ไปยังเครือข่าย ~ 220V กระแสไฟทำงานของคอยล์คือ I = 35mA บางทีฉันอาจไม่ใช่บางสิ่ง
แบบแผนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและวัฏจักรหน้าที่ปรับได้ของพัลส์ที่ควบคุมโดย...
เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ K544UD1, K544UD1A, K544UD1B, 544UD1, 544UD1A, 5...
ลักษณะและการใช้งานของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน 544UD1 พินเอาต์...
แอมพลิฟายเออร์เสียงอิมพัลส์สำหรับงานหนัก สี่เหลี่ยม การออกอากาศ เสียง...
เครื่องขยายสัญญาณเสียงแบบสวิตชิ่งสำหรับงานหนักสำหรับการทำให้เกิดเสียงเหตุการณ์ต่างๆ ฯลฯ...
ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า Parametric Parametric แบบแผน การออกแบบ...
การคำนวณและการออกแบบตัวกันโคลงแบบขนาน คุณสมบัติของแอพพลิเคชั่น ...
อุปกรณ์จ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงนั้นผลิตได้ง่ายกว่าและราคาถูกกว่าอุปกรณ์แปลงไฟ แต่จะเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์ในระหว่างการติดตั้ง การซ่อมแซม และการใช้งาน การสัมผัสโดยประมาทในเวลาเดียวกันของส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและพื้นผิวที่ต่อสายดินอาจจบลงได้ไม่ดีนัก
วงจรที่ไม่มีการแยกด้วยไฟฟ้าใช้ในการออกแบบเหล่านั้นโดยไม่จำเป็นต้องมีคนอยู่ตลอดหรือมีการแยกจากไฟฟ้าช็อตที่เชื่อถือได้ เป็นที่น่าสังเกตว่าควรใช้แหล่งจ่ายไฟดังกล่าวเฉพาะที่กระแสโหลดต่ำเท่านั้น เนื่องจากไม่เช่นนั้นขนาดและต้นทุนของส่วนประกอบที่จำเป็นจะเติบโตอย่างรวดเร็ว
อุปกรณ์จ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงมีประเภทต่อไปนี้:
- ด้วยตัวต้านทานบัลลาสต์ในวงจรอินพุต
- ด้วยตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์ในวงจรอินพุต
- ด้วยตัวแปลง AC/DC แบบไม่แยกพัลส์
ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์ดับแรงดันไฟหลักส่วนเกิน ดังนั้น ตัวต้านทานจะต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับ พลังงานมากขึ้นการกระจายและตัวเก็บประจุต้องเป็นฟิล์มเช่น K73-17 โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอย่างน้อย 630 V ระยะขอบเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่อนุญาตของ CAS ที่ความถี่ 50 Hz สำหรับตัวเก็บประจุประเภทนี้ น้อยกว่าที่อนุญาตไว้มาก แรงดันคงที่ KDC (ตารางที่ 6.2)
วงจรประเภทบัลลาสต์ "ไม่ชอบ" เปิด / ปิดบ่อยครั้งเนื่องจากแรงดันไฟกระชากเกิดขึ้นในครั้งแรก ถ้าเป็นไปได้ ควรทำโดยไม่ใช้สวิตช์สลับเครือข่ายเลย ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ขอบเขตที่เหมาะสมที่สุดของวงจรบัลลาสต์คืออุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำพร้อมการทำงานตลอด 24 ชั่วโมง
ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบไม่มีหม้อแปลงของเครือข่ายพัลส์เรียกว่า AC / DC (“สลับ” AC เป็น “คงที่” DC) ให้ประสิทธิภาพสูงและมีขนาดเล็ก แต่สร้างสัญญาณรบกวนที่มีความถี่และแอมพลิจูดสูงเพียงพอ นอกจากนี้ไมโครเซอร์กิตที่ใช้ในคอนเวอร์เตอร์เหล่านี้ไม่ได้ถูกและแพร่หลาย
ในรูป 6.3, a ... m แสดงวงจรจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงที่มีตัวต้านทานบัลลาสต์และตัวเก็บประจุและในรูปที่ 6.4, a ... g - พร้อมไมโครเซอร์กิตของตัวแปลง AC / DC แบบพัลซิ่ง
ข้าว. 6.3. วงจรจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงพร้อมองค์ประกอบบัลลาสต์ (จุดเริ่มต้น):
ก) ไดโอด VD1 ... VD4 ต้องทนต่อแรงดันย้อนกลับอย่างน้อย 400 V. ตัวต้านทาน Rl, R2 เป็นบัลลาสต์สำหรับซีเนอร์ไดโอด VD5 เลือกความต้านทานของตัวต้านทาน R3 เพื่อให้แรงดันเอาต์พุตไม่เกิน +5.25 V ที่กระแสโหลดใด ๆ LPF บนองค์ประกอบ C1, R3, C2 เรียบระลอกคลื่นของความถี่สองเท่าที่ 100 Hz;
b) คล้ายกับรูปที่ 6.3, a แต่ตัวต้านทานบัลลาสต์แบบขนานจะถูกแทนที่ด้วยตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม RL..R3 ตัวกรอง RC จะถูกแทนที่ด้วยตัวกรอง LC LI, C1 และฟิวส์ FUI ถูกเพิ่มเข้าไป กระแสสูงสุดที่อนุญาตผ่านโช้ค LI ต้องมากกว่ากระแสโหลดเล็กน้อย
ค) เสร็จสมบูรณ์ รูปแบบคลาสสิกแหล่งจ่ายไฟพร้อมตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์ C1 ตัวต้านทาน R1 จำกัดกระแสประจุเริ่มต้นของตัวเก็บประจุ C2 และจำเป็นในวงจรดังกล่าว ตัวต้านทาน R2 ปล่อยประจุ C1 อย่างรวดเร็วหลังจากถอดปลั๊กออกจากเครือข่าย 220 V การประกอบไดโอด VD1 แก้ไขแรงดันไฟฟ้าและแทนที่ด้วยไดโอดประเภท 1 N4004 ... 1 N4007 สองอัน Capacitor C2 จะทำให้ระลอกคลื่นหลักเรียบ และตัวเก็บประจุ C3 กำจัดสัญญาณรบกวน RF แรงดันไฟขาออกขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของซีเนอร์ไดโอด VD2 และกระแสโหลด
ง) ขับเคลื่อนโดย เครือข่ายสามเฟสผ่านตัวต้านทานบัลลาสต์ RL..R3 จำเป็นต้องใช้ซีเนอร์ไดโอด VD4 เพื่อให้ชิป DA1 ไม่พลาดจากแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงเมื่อโหลดในวงจร +5 V ขาดหรือเมื่อปริมาณการใช้กระแสไฟลดลงอย่างรวดเร็ว
ข้าว. 6.3. วงจรจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงพร้อมส่วนประกอบบัลลาสต์ (ต่อ):
จ) ซีเนอร์ไดโอด VD3, VD4 มีการกระจายพลังงานเพิ่มขึ้น 1 ... 3 W และดำเนินการจำกัดแรงดันไฟฟ้าเบื้องต้น ตัวกันโคลงบนชิป DA I ให้แรงดันเอาต์พุต
f) วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นพร้อมไดโอดบริดจ์ VD1 และไฟ LED แสดงสถานะการจ่ายไฟ ตัวต้านทาน R3 กำหนดกระแสในการโหลด เช่นเดียวกับความสว่างของตัวบ่งชี้ HLI แรงดันไฟขาออกขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของซีเนอร์ไดโอด VD2 และกระแสโหลด
g) แหล่งจ่ายไฟสองขั้ว เพื่อความสมมาตรที่สมบูรณ์ของวงจร แนะนำให้โหลดกระแสเท่ากันในวงจร +5 และ -5 V
h) การแบ่งแรงดันเอาต์พุตออกเป็นสองกิ่งแยกกันเพื่อกำจัดการรบกวนซึ่งกันและกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับการจ่ายไฟให้กับ MK และสำหรับการควบคุมไทริสเตอร์ ซีเนอร์ไดโอด VD1 จำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ +5.6 V ไดโอด VD2, VD3 ลดเหลือ +4.8...+5 V ในแต่ละช่องสัญญาณ
ข้าว. 6.3. วงจรจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงที่มีองค์ประกอบบัลลาสต์ (สิ้นสุด):
i) รับแรงดันไฟฟ้าสองค่าจากแหล่งพลังงานเดียว กระแสโหลดทั้งหมดประกอบด้วยผลรวมของกระแสในช่อง +9...+12 V และ +5 V ด้วยความผันผวนอย่างมีนัยสำคัญในกระแสโหลด คุณควรเลือกไดโอดซีเนอร์ VD3 ที่มีกำลังการกระจายเพิ่มขึ้น 1 ..3 ว;
j) ซีเนอร์ไดโอด VDI, VD2 ทำหน้าที่เป็นตัวปรับความคงตัวและวงจรเรียงกระแสพร้อมกัน ควรเลือกซีเนอร์ไดโอดที่ทรงพลังโดยมีระยะขอบปัจจุบัน
k) แทนที่จะใช้ตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์สองตัว C1, C2 ซึ่งสามารถออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตต่ำกว่า
l) ในสถานะปิดของไทริสเตอร์ VS1 กระแสไปยังตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบไม่มีหม้อแปลง (C1 ... CJ, RL..R3, VDI, VD2) ผ่านโหลด RH เนื่องจากค่ากระแสไฟต่ำ โหลดไม่ทำงานเต็มประสิทธิภาพ เช่น หลอดไฟไม่สว่าง พัดลมไม่หมุน ฯลฯ หลังจากเปิดไทริสเตอร์ VSI โหลด RH จะมาพร้อมกับ พลังงานเต็มและแรงดันไฟที่เอาท์พุตของโคลงจะลดลงจาก +5 เป็น +2.7 โวลต์ เพื่อให้ MK ทำงานได้ตามปกติ แหล่งจ่ายไฟจะต้องเป็นช่วงกว้างและสามารถจัดระเบียบการรีสตาร์ทได้
ข้าว. 6.4. แบบแผนของอุปกรณ์จ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงเครือข่ายพร้อมตัวแปลง AC / DC:
ก) วงจรทั่วไปสำหรับการเปิดตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า AC / DC แบบพัลซิ่งบนชิป DA1 จาก ROHM
b) วงจรทั่วไปสำหรับการเปิดตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า AC / DC แบบพัลซิ่งบนชิป DA1 จาก Power Integrations Chokes LI, L2 ลดระดับการเต้นเป็นจังหวะ;
c) ตัวขับแรงดันไฟฟ้าสองตัวที่ได้รับความนิยมจากนักวิทยุสมัครเล่น +5 และ +3.3 V. วงจรไมโคร DA1 เป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า Supertex Impulse AC1DC;
r) DAI คือตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า AC-to-DC แบบสวิตช์ Supertex รวมปัจจุบันโหลดเอาต์พุต +18 และ +5 V ไม่ควรเกิน 40 mA
อุปกรณ์จ่ายไฟเครือข่ายพลังงานต่ำแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าพร้อมตัวเก็บประจุแบบดับมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบวิทยุสมัครเล่นเนื่องจากความเรียบง่ายของการออกแบบ แม้ว่าจะมีข้อเสียอย่างร้ายแรงเช่นการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างแหล่งจ่ายไฟกับเครือข่าย
ส่วนอินพุตของแหล่งจ่ายไฟ (รูปที่ 6.2) ประกอบด้วยตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์ C1 และวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ที่ทำจากไดโอด VD1, VD2 และซีเนอร์ไดโอด VD3, VD4 เพื่อจำกัดกระแสไหลเข้าผ่านไดโอดและซีเนอร์ไดโอดของบริดจ์ ณ เวลาที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย ตัวต้านทานจำกัดกระแสที่มีความต้านทาน 50 ... 100 โอห์ม ควรเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์และเพื่อ คายประจุตัวเก็บประจุหลังจากถอดยูนิตออกจากเครือข่ายขนานกับมัน - ตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 150 .. .300 kOhm ตัวเก็บประจุแบบกรองออกไซด์ที่มีความจุ 2000 μF สำหรับแรงดันไฟที่ระบุอย่างน้อย 10 V เชื่อมต่อกับเอาต์พุตของบล็อก ส่งผลให้ได้แหล่งจ่ายไฟที่ใช้งานได้สมบูรณ์
เมื่อใช้ซีเนอร์ไดโอดอันทรงพลัง (D815A ... D817G) สามารถติดตั้งบนหม้อน้ำทั่วไปได้หากมีตัวอักษร PP อยู่ในการกำหนดประเภท (ซีเนอร์ไดโอด D815APP ... D817GPP มีขั้วย้อนกลับของขั้วต่อ) มิฉะนั้นจะต้องสลับไดโอดและซีเนอร์ไดโอด การเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าของเครือข่ายกับเอาท์พุตของแหล่งจ่ายไฟ และด้วยเหตุนี้กับอุปกรณ์ขับเคลื่อน ทำให้เกิดอันตรายอย่างแท้จริงต่อการบาดเจ็บ ไฟฟ้าช็อต. สิ่งนี้ควรจำไว้เมื่อออกแบบและตั้งค่าบล็อกด้วยตัวเก็บประจุ - ซีเนอร์ไดโอดเรียงกระแส
แม้ว่าตามทฤษฎีแล้วตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะไม่กินพลังงาน แต่ในความเป็นจริงความร้อนบางส่วนสามารถสร้างขึ้นได้เนื่องจากการมีอยู่ของการสูญเสีย คุณสามารถตรวจสอบความเหมาะสมของคาปาซิเตอร์ล่วงหน้าสำหรับใช้ในแหล่งกำเนิดได้โดยเพียงแค่เชื่อมต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลักและประเมินอุณหภูมิเคสหลังจากผ่านไปครึ่งชั่วโมง หากตัวเก็บประจุมีเวลาอุ่นเครื่องอย่างเห็นได้ชัด ก็ถือว่าไม่เหมาะที่จะใช้ในแหล่งกำเนิด ตัวเก็บประจุพิเศษสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรมแทบไม่ร้อนขึ้น - ได้รับการออกแบบสำหรับขนาดใหญ่ พลังงานปฏิกิริยา. ตัวเก็บประจุดังกล่าวใช้ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ในบัลลาสต์ มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเป็นต้น
ด้านล่างนี้เป็นวงจรจ่ายไฟแบบแบ่งตัวเก็บประจุที่ใช้งานได้จริงสองวงจร: ห้าโวลต์ วัตถุประสงค์ทั่วไปสำหรับกระแสโหลดสูงสุด 0.3 A (รูปที่ 6.3) และแหล่งสัญญาณ เครื่องสำรองไฟสำหรับนาฬิกาควอตซ์แบบกลไกอิเล็กทรอนิกส์ (รูปที่ 6.4) ตัวแบ่งแรงดันไฟของแหล่งกำเนิดห้าโวลต์ประกอบด้วยตัวเก็บประจุกระดาษ C1 และออกไซด์ C2 และ C3 สองตัวสร้างแขนท่อนล่างแบบไม่มีขั้วที่มีความจุ 100 ไมโครฟารัดตามวงจร โพลาไรซ์ไดโอดสำหรับคู่ออกไซด์เป็นไดโอดบริดจ์ทางซ้ายตามแบบแผน ด้วยการจัดอันดับขององค์ประกอบที่ระบุในแผนภาพกระแส ไฟฟ้าลัดวงจรที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟคือ 600 mA แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C4 ในกรณีที่ไม่มีโหลดคือ 27 V
นาฬิกาปลุกแบบกลไกอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตในจีนอย่างแพร่หลายมักใช้พลังงานจากเซลล์กัลวานิกเพียงเซลล์เดียวที่มีแรงดันไฟฟ้า 1.5 V แหล่งสัญญาณที่เสนอจะสร้างแรงดันไฟฟ้า 1.4 V ที่กระแสโหลดเฉลี่ย 1 mA
แรงดันไฟฟ้าที่ถูกลบออกจากตัวแบ่ง CI, C2, แก้ไขโหนดบนองค์ประกอบ VD1, VD2 ซ. หากไม่มีโหลด แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C3 จะไม่เกิน 12 V
ตัวเรียงกระแสตัวเก็บประจุแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าที่คุณสนใจทำงานร่วมกับการรักษาเสถียรภาพอัตโนมัติของแรงดันไฟขาออกในโหมดการทำงานที่เป็นไปได้ทั้งหมด สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในหลักการสร้างแรงดันเอาต์พุต - ไม่ได้เกิดจากแรงดันตกจากพัลส์ปัจจุบันของครึ่งคลื่นที่แก้ไขของแรงดันไฟหลักผ่านความต้านทานของซีเนอร์ไดโอด เช่นเดียวกับในอุปกรณ์อื่นที่คล้ายคลึงกัน แต่เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงเวลาในการเชื่อมต่อไดโอดบริดจ์กับตัวเก็บประจุ
ไดอะแกรมของวงจรเรียงกระแสตัวเก็บประจุแบบเสถียรแสดงในรูปที่ 6.12. ขนานกับเอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ ทรานซิสเตอร์ VT1 เชื่อมต่ออยู่ ซึ่งทำงานในโหมดคีย์ ฐานของทรานซิสเตอร์หลัก VT1 เชื่อมต่อผ่านองค์ประกอบธรณีประตู (ซีเนอร์ไดโอด VD3) กับตัวเก็บประจุ C2 ซึ่งคั่นด้วย กระแสตรงจากเอาต์พุตของบริดจ์ไดโอด VD2 เพื่อป้องกันการปล่อยอย่างรวดเร็วเมื่อ VT1 เปิดอยู่ ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้าบน C2 น้อยกว่าแรงดันเสถียรภาพ VD3 วงจรเรียงกระแสจะทำงานในลักษณะที่ทราบ เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ C2 เพิ่มขึ้นและ VD3 เปิดขึ้น ทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดและแบ่งเอาต์พุตของบริดจ์เรกติไฟเออร์ด้วย เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของบริดจ์ลดลงอย่างกะทันหันจนเกือบเป็นศูนย์ซึ่งนำไปสู่การลดลงของแรงดันไฟฟ้าใน C2 และการปิดซีเนอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งในเวลาต่อมา
นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ C2 จะเพิ่มขึ้นอีกครั้งจนกว่าจะเปิดซีเนอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์ เป็นต้น กระบวนการรักษาเสถียรภาพอัตโนมัติของแรงดันเอาต์พุตนั้นคล้ายกับการทำงานมาก สวิตช์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่มีการควบคุมความกว้างพัลส์ เฉพาะในอุปกรณ์ที่เสนอ อัตราการเกิดซ้ำของพัลส์เท่ากับความถี่การเต้นของแรงดันไฟฟ้าที่ C2 เพื่อลดการสูญเสีย ทรานซิสเตอร์สำคัญ VT1 จะต้องมีอัตราขยายสูง เช่น คอมโพสิต KT972A, KT829A, KT827A เป็นต้น คุณสามารถเพิ่มแรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสได้โดยใช้ไดโอดซีเนอร์แรงดันสูงหรือแรงดันต่ำสองตัวต่อเป็นอนุกรม . ด้วยไดโอดซีเนอร์สองตัว D814V และ D814D และความจุของตัวเก็บประจุ C1 ที่ 2 μF แรงดันเอาต์พุตที่โหลดที่มีความต้านทาน 250 โอห์มสามารถเป็น 23 ... 24 V โดยใช้วิธีการที่นำเสนอ เป็นไปได้ที่จะทำให้เอาต์พุตเสถียร แรงดันไฟฟ้าของวงจรเรียงกระแสไดโอดตัวเก็บประจุครึ่งคลื่นทำขึ้นเช่น ตามแผนภาพในรูปที่ 6.13. สำหรับวงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันเอาต์พุตเป็นบวก VD1 จะเชื่อมต่อแบบขนานกับไดโอด ทรานซิสเตอร์npp KT972A หรือ KT829A ควบคุมจากเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสผ่านซีเนอร์ไดโอด VD3 เมื่อตัวเก็บประจุ C2 ถึงแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับช่วงเวลาที่ซีเนอร์ไดโอดเปิด ทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดขึ้นเช่นกัน เป็นผลให้แอมพลิจูดของครึ่งคลื่นบวกของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับ C2 ผ่านไดโอด VD2 ลดลงเกือบเป็นศูนย์ เมื่อแรงดันไฟที่ C2 ลดลง ทรานซิสเตอร์ VT1 จะปิดตัวลงด้วยซีเนอร์ไดโอด ซึ่งจะทำให้แรงดันไฟขาออกเพิ่มขึ้น กระบวนการนี้มาพร้อมกับการควบคุมความกว้างพัลส์ของระยะเวลาพัลส์ที่อินพุต VD2 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C2 จะยังคงเสถียรเมื่อเปิด ไม่ทำงานเช่นเดียวกับภายใต้ภาระ
ในวงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันเอาต์พุตเป็นลบ ขนานกับไดโอด VD1 คุณต้องเปิด pnp ทรานซิสเตอร์ KT973A หรือ KT825A แรงดันขาออกที่เสถียรที่โหลดที่มีความต้านทาน 470 โอห์มคือประมาณ 11 V แรงดันกระเพื่อมคือ 0.3 ... 0.4 V.
ในทั้งสองรุ่นที่เสนอของวงจรเรียงกระแสแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้า ซีเนอร์ไดโอดทำงานในโหมดพัลซิ่งที่กระแสไม่กี่มิลลิแอมป์ ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับกระแสโหลดของวงจรเรียงกระแสแต่อย่างใด โดยมีการแพร่กระจายในความจุของตัวเก็บประจุดับและความผันผวนใน แรงดันไฟหลัก ดังนั้นการสูญเสียในนั้นจึงลดลงอย่างมากและไม่ต้องการการกำจัดความร้อน ทรานซิสเตอร์ที่สำคัญยังไม่ต้องการหม้อน้ำ
ตัวต้านทาน Rl, R2 ในวงจรเหล่านี้จะจำกัดกระแสอินพุตในช่วงชั่วครู่ในขณะที่อุปกรณ์เชื่อมต่อกับเครือข่าย เนื่องจากการ "ตีกลับ" อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ของหน้าสัมผัสของปลั๊กและเต้ารับไฟหลัก กระบวนการเปลี่ยนจึงมาพร้อมกับการลัดวงจรและไฟฟ้าลัดวงจรหลายชุด ด้วยหนึ่งในวงจรไฟฟ้าลัดวงจรเหล่านี้ ตัวเก็บประจุแบบดับ C1 สามารถชาร์จได้ถึงค่าแอมพลิจูดเต็มของแรงดันไฟหลัก กล่าวคือ สูงถึงประมาณ 300 V. หลังจากแตกและปิดวงจรต่อมาเนื่องจากการ "เด้ง" สิ่งนี้และ แรงดันไฟหลักสามารถเพิ่มได้ทั้งหมดประมาณ 600 V. นี่เป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุดและต้องนำมาพิจารณาเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของอุปกรณ์มีความน่าเชื่อถือ ตัวอย่างเฉพาะ: max-simal นักสะสมปัจจุบันทรานซิสเตอร์ KT972A คือ 4 A ดังนั้นความต้านทานรวมของตัวต้านทานจำกัดควรเป็น 600 V / 4 A = 150 โอห์ม เพื่อลดการสูญเสีย ความต้านทานของตัวต้านทาน R1 สามารถเลือกได้เป็น 51 โอห์ม และตัวต้านทาน R2 - 100 โอห์ม กำลังการกระจายไม่น้อยกว่า 0.5 วัตต์ กระแสสะสมที่อนุญาตของทรานซิสเตอร์ KT827A คือ 20 A ดังนั้นตัวต้านทาน R2 จึงเป็นตัวเลือกสำหรับมัน
ตอนนี้บ้านมีอุปกรณ์ขนาดเล็กจำนวนมากที่ต้องการพลังงานคงที่ ได้แก่นาฬิกาที่มีไฟ LED แสดงสถานะ เทอร์โมมิเตอร์ เครื่องรับขนาดเล็ก เป็นต้น โดยหลักการแล้ว พวกมันถูกออกแบบมาสำหรับแบตเตอรี่ แต่พวกมัน "นั่งลง" ในช่วงเวลาที่ไม่เหมาะสมที่สุด วิธีง่ายๆ คือ การจ่ายไฟจากแหล่งจ่ายไฟหลัก แต่แม้แต่หม้อแปลงไฟฟ้าแบบเครือข่ายขนาดเล็ก (แบบลดขั้นตอน) ก็ค่อนข้างหนักและใช้พื้นที่ไม่มาก และแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งก็ยังซับซ้อน ซึ่งต้องใช้ประสบการณ์บางอย่างและอุปกรณ์ราคาแพงสำหรับการผลิต
วิธีแก้ปัญหานี้ภายใต้เงื่อนไขบางประการอาจเป็นแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีตัวเก็บประจุแบบดับ เงื่อนไขเหล่านี้:
- อิสระเต็มที่ของอุปกรณ์ขับเคลื่อน เช่น ไม่ควรเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก (เช่น กับเครื่องรับเครื่องบันทึกเทปสำหรับบันทึกโปรแกรม)
- เคสอิเล็กทริก (ไม่นำไฟฟ้า) และปุ่มควบคุมเดียวกันสำหรับตัวจ่ายไฟและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่
นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อขับเคลื่อนโดยยูนิตที่ไม่มีหม้อแปลง อุปกรณ์อยู่ภายใต้ศักยภาพของเครือข่าย และการสัมผัสองค์ประกอบที่ไม่แยกจากกันสามารถ "สั่น" ได้ดี เป็นมูลค่าเพิ่มว่าเมื่อตั้งค่าอุปกรณ์จ่ายไฟดังกล่าว ควรปฏิบัติตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยและข้อควรระวัง
หากจำเป็นต้องใช้ออสซิลโลสโคปในการปรับ จะต้องต่อแหล่งจ่ายไฟผ่านหม้อแปลงแยก
ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด วงจรจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงมีรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 1
ในการจำกัดกระแสไฟเข้าเมื่อเครื่องเชื่อมต่อกับเครือข่าย ตัวต้านทาน R2 จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวเก็บประจุ C1 และสะพานเรียงกระแส VD1 และตัวต้านทาน R1 จะต่อขนานกันเพื่อคายประจุตัวเก็บประจุหลังการตัดการเชื่อมต่อ
แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าในกรณีทั่วไปคือซิมไบโอซิสของวงจรเรียงกระแสและตัวปรับความคงตัวแบบพาราเมตริก ตัวเก็บประจุ C1 สำหรับกระแสสลับคือความต้านทานตัวเก็บประจุ (ปฏิกิริยาคือไม่ใช้พลังงาน) Xc ค่าที่กำหนดโดยสูตร:
โดยที่ (- ความถี่เครือข่าย (50 Hz); C- ความจุของตัวเก็บประจุ C1, F.
จากนั้นกระแสไฟขาออกของแหล่งกำเนิดสามารถกำหนดได้ดังนี้:
โดยที่ Uc คือแรงดันไฟหลัก (220 V)
ส่วนอินพุตของแหล่งจ่ายไฟอื่น (รูปที่ 2a) ประกอบด้วยตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์ C1 และวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ที่ทำจากไดโอด VD1, VD2 และซีเนอร์ไดโอด VD3, VD4 ตัวต้านทาน R1, R2 มีบทบาทเช่นเดียวกับในวงจรแรก รูปคลื่นแรงดันเอาต์พุตของบล็อกแสดงในรูปที่ 2b (เมื่อแรงดันเอาต์พุตเกินแรงดันเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด มิฉะนั้นจะทำงานเหมือนไดโอดปกติ)
จากจุดเริ่มต้นของครึ่งวงจรบวกของกระแสผ่านตัวเก็บประจุ C1 จนถึงช่วงเวลาที่ t1 ซีเนอร์ไดโอด VD3 และไดโอด VD2 เปิดอยู่ และซีเนอร์ไดโอด VD4 และไดโอด VD1 ถูกปิด ในช่วงเวลา t1 ... t3 ซีเนอร์ไดโอด VD3 และไดโอด VD2 ยังคงเปิดอยู่ และพัลส์กระแสที่ทำให้เสถียรผ่านซีเนอร์ไดโอด VD4 ที่เปิดอยู่ แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุต Uout และที่ซีเนอร์ไดโอด VD4 เท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร Ust
กระแสพัลส์การรักษาเสถียรภาพซึ่งผ่านสำหรับวงจรเรียงกระแสไดโอดซีเนอร์ไดโอดจะข้ามโหลด RH ซึ่งเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของบริดจ์ ในขณะนี้ t2 กระแสการรักษาเสถียรภาพจะถึงค่าสูงสุด และในขณะนี้ t3 จะเท่ากับศูนย์ จนกว่าจะสิ้นสุดครึ่งวงจรบวก ซีเนอร์ไดโอด VD3 และไดโอด VD2 ยังคงเปิดอยู่
ในขณะนี้ t4 ครึ่งรอบบวกสิ้นสุดลงและครึ่งรอบเชิงลบเริ่มต้นจากจุดเริ่มต้นจนถึงขณะนี้ t5 ซีเนอร์ไดโอด VD4 และไดโอด VD1 เปิดอยู่แล้วและซีเนอร์ไดโอด VD3 และไดโอด VD2 นั้น ปิด. ในช่วงเวลา t5-t7 ซีเนอร์ไดโอด VD4 และไดโอด VD1 ยังคงเปิดอยู่ และผ่านซีเนอร์ไดโอด VD3 ที่แรงดันไฟฟ้า UCT ผ่านพัลส์กระแสคงที่ผ่านการทำให้เสถียรสูงสุด ณ เวลา t6 เริ่มตั้งแต่ t7 และจนถึงจุดสิ้นสุดของครึ่งวงจรเชิงลบ ซีเนอร์ไดโอด VD4 และไดโอด VD1 ยังคงเปิดอยู่ วงจรการทำงานของวงจรเรียงกระแสไดโอดแบบไดโอด-ซีเนอร์ที่พิจารณาจะทำซ้ำในช่วงแรงดันไฟหลักต่อไปนี้
ดังนั้นกระแสที่แก้ไขแล้วจึงผ่านซีเนอร์ไดโอด VD3, VD4 จากแอโนดไปยังแคโทดและในทิศทางตรงกันข้าม - กระแสเสถียรภาพแบบพัลซิ่ง ในช่วงเวลา t1...t3 และ t5...t7 แรงดันไฟฟ้าของการรักษาเสถียรภาพจะเปลี่ยนแปลงไม่เกินสองสามเปอร์เซ็นต์ ค่าของกระแสสลับที่อินพุตของบริดจ์ VD1...VD4 ในการประมาณครั้งแรกเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟหลักต่อความจุของตัวเก็บประจุบัลลาสต์ C1
การทำงานของวงจรเรียงกระแสไดโอดแบบไดโอด-ซีเนอร์ที่ไม่มีตัวเก็บประจุแบบบัลลาสต์ที่จำกัดกระแสไหลผ่านนั้นเป็นไปไม่ได้ ในแง่ของการใช้งานพวกมันแยกออกไม่ได้และก่อตัวเป็นหนึ่งเดียว - ตัวเก็บประจุ - ซีเนอร์ไดโอดเรียงกระแส
การแพร่กระจายของค่า UCT ของซีเนอร์ไดโอดชนิดเดียวกันนั้นอยู่ที่ประมาณ 10% ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของแรงดันไฟขาออกเพิ่มเติมที่มีความถี่หลัก แอมพลิจูดของแรงดันระลอกเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของค่า ของ Ust ของซีเนอร์ไดโอด VD3 และ VD4
เมื่อใช้ซีเนอร์ไดโอดทรงพลัง D815A ... D817G สามารถติดตั้งบนหม้อน้ำทั่วไปได้หากมีตัวอักษร "PP" อยู่ในการกำหนดประเภท (ซีเนอร์ไดโอด D815APP ... D817GPP มีขั้วย้อนกลับของขั้ว) มิฉะนั้นไดโอด และต้องเปลี่ยนซีเนอร์ไดโอด
แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงมักจะประกอบขึ้นตามรูปแบบคลาสสิก: ตัวเก็บประจุดับ, วงจรเรียงกระแส แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ, ตัวเก็บประจุกรอง, โคลง. ตัวกรองคาปาซิทีฟทำให้ระลอกแรงดันเอาต์พุตเรียบขึ้น ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุกรองมากเท่าใด การกระเพื่อมที่น้อยลง และดังนั้น ส่วนประกอบคงที่ของแรงดันไฟขาออกก็จะยิ่งมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ตัวกรอง ซึ่งมักจะเป็นส่วนที่ยุ่งยากที่สุดของแหล่งพลังงานดังกล่าว
เป็นที่ทราบกันว่าตัวเก็บประจุที่รวมอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะเปลี่ยนเฟสไป 90 ° ใช้ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนเฟส เช่น เมื่อต่อมอเตอร์สามเฟสเข้ากับ เครือข่ายเฟสเดียว. หากใช้ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนเฟสในวงจรเรียงกระแสซึ่งให้การทับซ้อนกันของครึ่งคลื่นของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว ในหลายกรณี สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ตัวกรองตัวเก็บประจุขนาดใหญ่หรือลดความจุลงอย่างมาก ไดอะแกรมของวงจรเรียงกระแสที่เสถียรดังกล่าวแสดงในรูปที่ 3
วงจรเรียงกระแสสามเฟส VD1.VD6 เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับผ่านความต้านทานแบบแอคทีฟ (ตัวต้านทาน R1) และตัวเก็บประจุ (ตัวเก็บประจุ C1)
แรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสทำให้ Zener diode VD7 เสถียร ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนเฟส C1 ต้องได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวอย่างเช่นที่นี่ตัวเก็บประจุชนิด K73-17 ที่มีแรงดันไฟฟ้าใช้งานอย่างน้อย 400 V มีความเหมาะสม
วงจรเรียงกระแสดังกล่าวสามารถใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องลดขนาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากขนาดของตัวเก็บประจุออกไซด์ของตัวกรองแบบ capacitive มักจะใหญ่กว่าตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนเฟสที่มีความจุค่อนข้างน้อย
ข้อดีอีกประการของตัวเลือกที่เสนอคือการบริโภคในปัจจุบันเกือบคงที่ (ในกรณีที่โหลดคงที่) ในขณะที่วงจรเรียงกระแสที่มีตัวกรอง capacitive ในขณะที่เปิดเครื่อง เริ่มต้นปัจจุบันเกินค่าสถานะคงตัวอย่างมีนัยสำคัญ (เนื่องจากประจุของตัวเก็บประจุตัวกรอง) ซึ่งในบางกรณีไม่เป็นที่พึงปรารถนาอย่างมาก
อุปกรณ์ที่อธิบายนี้ยังสามารถใช้กับตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบอนุกรมที่มีโหลดคงที่ เช่นเดียวกับโหลดที่ไม่ต้องการการรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า
แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าที่เรียบง่ายอย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 4) สามารถสร้าง "ที่หัวเข่า" ได้ในเวลาเพียงครึ่งชั่วโมง
ในรูปลักษณ์นี้ วงจรได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันเอาต์พุต 6.8 V และกระแส 300 mA แรงดันไฟเปลี่ยนได้โดยเปลี่ยนซีเนอร์ไดโอด VD4 และถ้าจำเป็น เปลี่ยนเป็น VD3 และด้วยการติดตั้งทรานซิสเตอร์บนหม้อน้ำ คุณสามารถเพิ่มกระแสโหลดได้ด้วย สะพานไดโอด - ใด ๆ ที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันย้อนกลับอย่างน้อย 400 V อย่างไรก็ตาม เรายังจำไดโอด "โบราณ" ได้ D226B.
ในอีกแหล่งที่ไม่มีหม้อแปลง (รูปที่ 5) ใช้ไมโครเซอร์กิต KR142EN8 เป็นตัวกันโคลง แรงดันเอาต์พุตของมันคือ 12 V หากจำเป็นต้องปรับแรงดันเอาต์พุต พิน 2 ของชิป DA1 จะเชื่อมต่อกับสายทั่วไปผ่าน ตัวต้านทานปรับค่าได้ตัวอย่างเช่น พิมพ์ SPO-1 (โดยมีลักษณะเชิงเส้นของการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน) จากนั้นแรงดันไฟขาออกอาจแตกต่างกันในช่วง 12...22 V.
ในฐานะที่เป็นไมโครเซอร์กิต DA1 เพื่อให้ได้แรงดันเอาต์พุตอื่นๆ จำเป็นต้องใช้ตัวปรับความคงตัวที่เหมาะสมในตัว เช่น KR142EN5, KR1212EN5, KR1157EN5A เป็นต้น ตัวเก็บประจุ C1 จำเป็นสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอย่างน้อย 300 V ยี่ห้อ K76- 3, K73-17 หรือที่คล้ายกัน (ไม่มีขั้ว , ไฟฟ้าแรงสูง) ตัวเก็บประจุออกไซด์ C2 ทำหน้าที่เป็นตัวกรองกำลังและปรับคลื่นไฟฟ้าให้เรียบ Capacitor C3 ลดเสียงรบกวนบน ความถี่สูง. ตัวต้านทาน R1, R2 - ประเภท MLT-0.25 ไดโอด VD1...VD4 สามารถแทนที่ด้วย KD105B...KD105G, KD103A, B, KD202E ซีเนอร์ไดโอด VD5 ที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ 22 ... 27 V ปกป้องไมโครเซอร์กิตจากไฟกระชากในขณะที่แหล่งกำเนิดเปิดอยู่
แม้ว่าตามทฤษฎีแล้วตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะไม่กินไฟ แต่ในความเป็นจริงความร้อนบางส่วนสามารถสร้างขึ้นได้เนื่องจากการมีอยู่ของการสูญเสีย คุณสามารถตรวจสอบความเหมาะสมของตัวเก็บประจุในฐานะตัวเก็บประจุแบบดับสำหรับใช้ในแหล่งที่ไม่มีหม้อแปลง โดยเพียงแค่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลักและประเมินอุณหภูมิเคสหลังจากครึ่งชั่วโมง หากตัวเก็บประจุมีเวลาอุ่นเครื่องอย่างเห็นได้ชัดก็ไม่เหมาะสม ตัวเก็บประจุแบบพิเศษสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรมแทบไม่ร้อนขึ้น (ออกแบบมาสำหรับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟสูง) ตัวเก็บประจุดังกล่าวมักใช้ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ ในบัลลาสต์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส เป็นต้น
ในแหล่งกำเนิด 5 โวลต์ (รูปที่ 6) ที่มีกระแสโหลดสูงถึง 0.3 A จะใช้ตัวแบ่งแรงดันตัวเก็บประจุ ประกอบด้วยตัวเก็บประจุกระดาษ C1 และตัวเก็บประจุออกไซด์สองตัว C2 และ C3 ซึ่งสร้างไหล่ที่ไม่มีขั้วด้านล่าง (ตามวงจร) ที่มีความจุ 100 μF (การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบเคาน์เตอร์ซีรีส์) บริดจ์ไดโอดทำหน้าที่เป็นโพลาไรซ์ไดโอดสำหรับคู่ออกไซด์ ด้วยการให้คะแนนขององค์ประกอบที่ระบุ กระแสลัดวงจรที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟคือ 600 mA แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C4 ในกรณีที่ไม่มีโหลดคือ 27 V
หน่วยจ่ายไฟสำหรับเครื่องรับแบบพกพา (รูปที่ 7) พอดีกับช่องใส่แบตเตอรี่ได้อย่างง่ายดาย ไดโอดบริดจ์ VD1 ได้รับการออกแบบสำหรับกระแสไฟในการทำงาน แรงดันไฟฟ้าที่จำกัดถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าที่มาจากซีเนอร์ไดโอด VD2 องค์ประกอบ R3, VD2 VT1 สร้างอะนาล็อก ไดโอดซีเนอร์ทรงพลัง. กระแสไฟและการกระจายพลังงานสูงสุดของซีเนอร์ไดโอดนั้นถูกกำหนดโดยทรานซิสเตอร์ VT1 อาจต้องใช้ฮีทซิงค์ แต่อย่างไรก็ตาม กระแสสูงสุดทรานซิสเตอร์นี้ไม่ควรน้อยกว่ากระแสโหลด องค์ประกอบ R4, VD3 - วงจรสำหรับระบุแรงดันเอาต์พุต ที่กระแสโหลดต่ำจะต้องคำนึงถึงกระแสที่ใช้โดยวงจรนี้ ตัวต้านทาน R5 โหลดวงจรไฟฟ้าด้วยกระแสไฟขนาดเล็กซึ่งทำให้การทำงานมีเสถียรภาพ
ตัวเก็บประจุแบบดับ C1 และ C2 - ประเภท KBG หรือคล้ายกัน คุณยังสามารถใช้ K73-17 กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน 400 V (เหมาะกับ 250 V เนื่องจากเชื่อมต่อแบบอนุกรม) แรงดันไฟขาออกขึ้นอยู่กับความต้านทานของตัวเก็บประจุแบบดับ กระแสสลับ, กระแสโหลดจริงและจากแรงดันเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด
เพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าด้วยตัวเก็บประจุแบบดับคุณสามารถใช้ไดนามิกแบบสมมาตร (รูปที่ 8)
เมื่อชาร์จตัวเก็บประจุตัวกรอง C2 กับแรงดันเปิดของไดนามิก VS1 ตัวเก็บประจุจะเปิดขึ้นและแบ่งอินพุตของไดโอดบริดจ์ โหลดในเวลานี้ได้รับพลังงานจากตัวเก็บประจุ C2 ในตอนเริ่มต้นของครึ่งรอบถัดไป C2 จะถูกชาร์จใหม่อีกครั้งด้วยแรงดันไฟฟ้าเดียวกันและทำซ้ำกระบวนการ แรงดันไฟเริ่มต้นของตัวเก็บประจุ C2 ไม่ได้ขึ้นอยู่กับกระแสโหลดและแรงดันไฟหลัก ดังนั้นความเสถียรของแรงดันไฟขาออกของเครื่องจึงค่อนข้างสูง
แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดนามิกในสถานะเปิดมีขนาดเล็ก การกระจายพลังงาน และด้วยเหตุนี้ความร้อนจึงน้อยกว่าไดโอดซีเนอร์มาก กระแสสูงสุดผ่านไดนามิกคือประมาณ 60 mA หากค่านี้ไม่เพียงพอที่จะได้รับกระแสไฟขาออกที่ต้องการ คุณสามารถ "เพิ่มพลังให้กับไดนามิกด้วยไตรแอกหรือไทริสเตอร์ (รูปที่ 9) ข้อเสียของอุปกรณ์จ่ายไฟดังกล่าวคือทางเลือกที่จำกัดของแรงดันเอาต์พุตซึ่งกำหนดโดยเทิร์น- เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของไดนามิก
แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าพร้อมแรงดันเอาต์พุตที่ปรับได้จะแสดงในรูปที่ 10a
ลักษณะเฉพาะของมันอยู่ที่การใช้ข้อเสนอแนะเชิงลบที่ปรับได้จากเอาต์พุตของบล็อกไปยังทรานซิสเตอร์น้ำตก VT1 ซึ่งเชื่อมต่อแบบขนานกับเอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ แคสเคดนี้เป็นองค์ประกอบควบคุมและควบคุมโดยสัญญาณจากเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์สเตจเดียวไปยัง VT2
สัญญาณเอาท์พุต VT2 ขึ้นอยู่กับความต่างศักย์ไฟฟ้าที่จ่ายจากตัวต้านทานผันแปร R7 ที่เชื่อมต่อแบบขนานกับเอาท์พุตของแหล่งจ่ายไฟ และแหล่งแรงดันอ้างอิงบนไดโอด VD3, VD4 โดยพื้นฐานแล้ววงจรนี้เป็นตัวควบคุมการแบ่งแบบปรับได้ บทบาทของตัวต้านทานบัลลาสต์เล่นโดยตัวเก็บประจุดับ C1 องค์ประกอบควบคุมแบบขนานคือทรานซิสเตอร์ VT1
แหล่งจ่ายไฟนี้ทำงานดังนี้
เมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่าย ทรานซิสเตอร์ VT1 และ VT2 จะถูกล็อค และตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จผ่านไดโอด VD2 เมื่อฐานของทรานซิสเตอร์ VT2 ถึงแรงดันเท่ากับแรงดันอ้างอิงบนไดโอด VD3, VD4 ทรานซิสเตอร์ VT2 และ VT1 จะถูกปลดล็อค ทรานซิสเตอร์ VT1 แบ่งเอาต์พุตของไดโอดบริดจ์และแรงดันเอาต์พุตลดลงซึ่งนำไปสู่การลดลงของแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุ C2 และการบล็อกของทรานซิสเตอร์ VT2 และ VT1 ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้า C2 เพิ่มขึ้น ปลดล็อก VT2, VT1 และวนซ้ำ
เนื่องจากการป้อนกลับเชิงลบที่กระทำในลักษณะนี้ แรงดันเอาต์พุตจึงคงที่ (เสถียร) ทั้งขณะโหลด (R9) และไม่มี (เมื่อไม่ได้ใช้งาน) ค่าของมันขึ้นอยู่กับตำแหน่งของตัวเลื่อนโพเทนชิออมิเตอร์ R7
ตำแหน่งบน (ตามแผนภาพ) ของเครื่องยนต์สอดคล้องกับแรงดันไฟขาออกที่ใหญ่ขึ้น กำลังขับสูงสุดของอุปกรณ์ข้างต้นคือ 2 วัตต์ ขีด จำกัด การปรับแรงดันเอาต์พุตอยู่ระหว่าง 16 ถึง 26 V และไดโอดแบบลัดวงจร VD4 - ตั้งแต่ 15 ถึง 19.5 V ระดับการกระเพื่อมที่โหลดไม่เกิน 70 mV
ทรานซิสเตอร์ VT1 ทำงานในโหมดตัวแปร: เมื่อมีโหลด - ในโหมดเชิงเส้น ที่ว่าง - ในโหมดการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ที่มีความถี่กระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C2 ที่ 100 Hz ในกรณีนี้ แรงดันพัลส์บนตัวสะสม VT1 มีลักษณะที่อ่อนโยน
เกณฑ์สำหรับการเลือกความจุ C1 ที่ถูกต้องคือการได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ต้องการที่โหลด หากความจุลดลงแสดงว่าแรงดันเอาต์พุตสูงสุดที่โหลดที่กำหนดจะไม่ถึง เกณฑ์อื่นสำหรับการเลือก C1 คือค่าคงที่ของรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ (รูปที่ 10b)
รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้ามีรูปแบบของลำดับของคลื่นไซน์ครึ่งคลื่นที่แก้ไขของแรงดันไฟหลักที่มียอดคลื่นครึ่งไซน์บวก จำกัด (แบน) แอมพลิจูดของยอดเป็นตัวแปรขึ้นอยู่กับตำแหน่งของตัวเลื่อน R7 และเปลี่ยนแปลงเป็นเส้นตรงตามการหมุนของมัน แต่ครึ่งคลื่นแต่ละลูกจะต้องถึงศูนย์ ไม่อนุญาตให้มีองค์ประกอบคงที่ (ดังแสดงในรูปที่ 10b ด้วยเส้นประ) เพราะ ในกรณีนี้ โหมดป้องกันภาพสั่นไหวจะถูกละเมิด
โหมดเชิงเส้นมีน้ำหนักเบา ทรานซิสเตอร์ VT1 ร้อนขึ้นเล็กน้อยและสามารถทำงานได้โดยใช้ฮีทซิงค์เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การทำความร้อนเล็กน้อยเกิดขึ้นที่ตำแหน่งล่างของเครื่องยนต์ R7 (ที่แรงดันไฟขาออกต่ำสุด) เมื่อไม่ได้ใช้งานระบบการระบายความร้อนของทรานซิสเตอร์ VT1 จะลดลงในตำแหน่งบนของเครื่องยนต์ R7 ในกรณีนี้จะต้องติดตั้งทรานซิสเตอร์ VT1 บนหม้อน้ำขนาดเล็กเช่นในรูปแบบของ "ธง" ที่ทำจากสี่เหลี่ยม -แผ่นอลูมิเนียมทรงเหลี่ยมมีด้าน 30 mm. หนา 1 ... 2 mm.
การควบคุมทรานซิสเตอร์ VT1 - พลังปานกลางโดยมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนสูง กระแสของตัวเก็บประจุจะต้องเป็น 2 ... 3 เท่าของกระแสโหลดสูงสุด แรงดันคอลเลคเตอร์-อิมิตเตอร์ที่อนุญาตไม่น้อยกว่าแรงดันเอาต์พุตสูงสุดของแหล่งจ่ายไฟ เช่น VT1 สามารถใช้ทรานซิสเตอร์ KT972A, KT829A, KT827A เป็นต้น ทรานซิสเตอร์ VT2 ทำงานในโหมดกระแสไฟต่ำ ดังนั้นทรานซิสเตอร์ pnp ที่ใช้พลังงานต่ำจึงเหมาะสม - KT203, KT361 เป็นต้น
ตัวต้านทาน R1, R2 - ป้องกัน ทำหน้าที่ป้องกันทรานซิสเตอร์ควบคุม VT1 จากความล้มเหลวเนื่องจากกระแสเกินในช่วงชั่วคราวในขณะที่เครื่องเชื่อมต่อกับเครือข่าย
ตัวเรียงกระแสตัวเก็บประจุแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้า (รูปที่ 11) ทำงานโดยปรับแรงดันเอาต์พุตให้คงที่โดยอัตโนมัติ ทำได้โดยการเปลี่ยนเวลาเชื่อมต่อของไดโอดบริดจ์เป็นตัวเก็บประจุ ขนานกับเอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ ทรานซิสเตอร์ VT1 เชื่อมต่ออยู่ ซึ่งทำงานในโหมดคีย์ ฐาน VT1 เชื่อมต่อผ่านซีเนอร์ไดโอด VD3 กับตัวเก็บประจุ C2 ที่จัดเก็บ โดยคั่นด้วยกระแสตรงจากเอาต์พุตของบริดจ์ด้วยไดโอด VD2 เพื่อป้องกันการปล่อยอย่างรวดเร็วเมื่อ VT1 เปิดอยู่ ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้าบน C2 น้อยกว่าแรงดันเสถียรภาพ VD3 วงจรเรียงกระแสจะทำงานตามปกติ เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ C2 เพิ่มขึ้นและ VD3 เปิดขึ้น ทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดและแบ่งเอาต์พุตของบริดจ์เรกติไฟเออร์ด้วย แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของบริดจ์ลดลงอย่างกะทันหันจนเกือบเป็นศูนย์ ซึ่งทำให้แรงดันไฟฟ้าใน C2 ลดลงและปิดซีเนอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์สวิตชิ่ง
นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ C2 จะเพิ่มขึ้นอีกครั้งจนกว่าจะเปิดซีเนอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์ เป็นต้น กระบวนการรักษาเสถียรภาพอัตโนมัติของแรงดันเอาต์พุตนั้นคล้ายกับการทำงานของตัวควบคุมแรงดันไฟแบบสวิตชิ่งที่มีการควบคุมความกว้างพัลส์ เฉพาะในอุปกรณ์ที่เสนอ อัตราการเกิดซ้ำของพัลส์เท่ากับความถี่กระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าบน C2 เพื่อลดการสูญเสีย ทรานซิสเตอร์สำคัญ VT1 ต้องมีอัตราขยายสูง เช่น KT972A, KT829A, KT827A เป็นต้น คุณสามารถเพิ่มแรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสได้โดยใช้ไดโอดซีเนอร์แรงดันสูง (โซ่แรงดันต่ำต่อเป็นอนุกรม) ). ด้วยไดโอดซีเนอร์สองตัว D814V, D814D และความจุของตัวเก็บประจุ C1 ที่ 2 μF แรงดันเอาต์พุตที่โหลดที่มีความต้านทาน 250 โอห์มสามารถเป็น 23 ... 24 V.
ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถทำให้แรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสตัวเก็บประจุแบบไดโอดครึ่งคลื่นมีเสถียรภาพได้ (รูปที่ 12)
สำหรับวงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันเอาต์พุตเป็นบวก ทรานซิสเตอร์ n-p-n จะเชื่อมต่อขนานกับไดโอด VD1 ซึ่งควบคุมจากเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสผ่านซีเนอร์ไดโอด VD3 เมื่อตัวเก็บประจุ C2 ถึงแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับช่วงเวลาที่ซีเนอร์ไดโอดเปิด ทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดขึ้นเช่นกัน เป็นผลให้แอมพลิจูดของครึ่งคลื่นบวกของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับ C2 ผ่านไดโอด VD2 ลดลงเกือบเป็นศูนย์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ C2 ลดลง ทรานซิสเตอร์ VT1 จะปิดลงเนื่องจากซีเนอร์ไดโอด ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟขาออก กระบวนการนี้มาพร้อมกับการควบคุมความกว้างพัลส์ของระยะเวลาพัลส์ที่อินพุต VD2 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C2 จึงมีความเสถียร
ในวงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันเอาต์พุตเป็นลบ ทรานซิสเตอร์ pn-p KT973A หรือ KT825A ต้องเชื่อมต่อขนานกับไดโอด VD1 แรงดันขาออกที่เสถียรที่โหลดที่มีความต้านทาน 470 โอห์มคือประมาณ 11 V แรงดันกระเพื่อมคือ 0.3 ... 0.4 V.
ในทั้งสองเวอร์ชัน ซีเนอร์ไดโอดทำงานในโหมดพัลซิ่งที่กระแสไม่กี่มิลลิแอมป์ ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับกระแสโหลดของวงจรเรียงกระแส การกระจายความจุของตัวเก็บประจุดับ และความผันผวนของแรงดันไฟหลัก ดังนั้นการสูญเสียในนั้นจึงลดลงอย่างมากและไม่ต้องการการกำจัดความร้อน ทรานซิสเตอร์ที่สำคัญยังไม่ต้องการหม้อน้ำ
ตัวต้านทาน R1, R2 ในวงจรเหล่านี้จะจำกัดกระแสอินพุตในช่วงชั่วครู่ในขณะที่อุปกรณ์เชื่อมต่อกับเครือข่าย เนื่องจากการ "ตีกลับ" อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ของหน้าสัมผัสของปลั๊กไฟ กระบวนการเปลี่ยนจึงมาพร้อมกับการลัดวงจรและการหยุดวงจร ด้วยหนึ่งในวงจรไฟฟ้าลัดวงจรเหล่านี้ ตัวเก็บประจุแบบดับ C1 สามารถชาร์จได้ถึงค่าแอมพลิจูดเต็มของแรงดันไฟหลัก กล่าวคือ สูงสุดประมาณ 300 V. หลังจากการหยุดพักและไฟฟ้าลัดวงจรที่ตามมาเนื่องจากการ "ตีกลับ" ค่านี้และแรงดันไฟหลักสามารถเพิ่มได้ทั้งหมดประมาณ 600 V. นี่เป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุดที่ต้องนำมาพิจารณาเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีความน่าเชื่อถือ ของอุปกรณ์
อีกรุ่นหนึ่งของวงจรจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าที่สำคัญแสดงในรูปที่ 13
แรงดันไฟหลักที่ผ่านไดโอดบริดจ์บน VD1.VD4 จะถูกแปลงเป็นแอมพลิจูดแบบพัลซิ่งประมาณ 300 V ทรานซิสเตอร์ VT1 เป็นตัวเปรียบเทียบ VT2 เป็นกุญแจสำคัญ ตัวต้านทาน R1, R2 เป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับ VT1 ด้วยการปรับ R2 คุณสามารถตั้งค่าแรงดันตอบสนองของตัวเปรียบเทียบได้ จนกว่าแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ถึงเกณฑ์ที่ตั้งไว้ ทรานซิสเตอร์ VT1 จะปิด ประตู VT2 จะมีแรงดันทริกเกอร์และเปิดอยู่ ตัวเก็บประจุ C1 ถูกชาร์จผ่าน VT2 และไดโอด VD5
เมื่อถึงเกณฑ์ที่ตั้งไว้ ทรานซิสเตอร์ VT1 จะเปิดขึ้นและปัดเกท VT2 กุญแจจะปิดและเปิดอีกครั้งเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของบริดจ์น้อยกว่าเกณฑ์ของตัวเปรียบเทียบ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจึงถูกตั้งค่าไว้ที่ C1 ซึ่งเสถียรโดยตัวปรับความเสถียรของอินทิกรัล DA1
ด้วยการให้คะแนนที่แสดงในแผนภาพ แหล่งจ่ายให้แรงดันเอาต์พุต 5 V ที่กระแสสูงถึง 100 mA การตั้งค่าประกอบด้วยการตั้งค่าขีดจำกัด VT1 สามารถใช้แทน IRF730 ได้ KP752A, IRF720, BUZ60, 2N6517 ถูกแทนที่ด้วย KT504A
แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำสามารถสร้างขึ้นบนชิป HV-2405E (รูปที่ 14) ซึ่งแปลง AC เป็น DC โดยตรง
ช่วงแรงดันไฟขาเข้าของ IC คือ -15 ... 275 V. ช่วงแรงดันไฟขาออกคือ 5 ... 24 V ที่กระแสไฟขาออกสูงสุดที่ 50 mA มีจำหน่ายในบรรจุภัณฑ์พลาสติกแบบแบน DIP-8 โครงสร้างของไมโครเซอร์กิตแสดงในรูปที่ 15a, พินเอาต์แสดงในรูปที่ 15b
ในวงจรต้นทาง (รูปที่ 14) ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับตัวต้านทาน R1 และ R2 ความต้านทานรวมของพวกเขาควรอยู่ที่ประมาณ 150 โอห์ม และการกระจายพลังงานควรมีอย่างน้อย 3 วัตต์ ตัวเก็บประจุแรงดันสูงอินพุต C1 สามารถมีความจุได้ตั้งแต่ 0.033 ถึง 0.1 uF วาริสเตอร์ Rv เกือบทุกชนิดสามารถใช้ได้กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน 230.250 V. ตัวต้านทาน R3 ถูกเลือกขึ้นอยู่กับแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ ในกรณีที่ไม่มี (เอาต์พุต 5 และ 6 ถูกปิด) แรงดันเอาต์พุตจะมากกว่า 5 V เล็กน้อยโดยมีความต้านทาน 20 kOhm แรงดันเอาต์พุตประมาณ 23 V แทนที่จะเป็นตัวต้านทาน คุณสามารถเปิดซีเนอร์ไดโอดด้วย แรงดันเสถียรภาพที่จำเป็น (จาก 5 ถึง 21 V) ไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับชิ้นส่วนอื่นๆ ยกเว้นตัวเลือกแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า(สูตรการคำนวณแสดงในแผนภาพ)
เมื่อพิจารณาถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากแหล่งที่ไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้า ในบางกรณีอาจมีทางเลือกในการประนีประนอมยอมความ: ด้วยตัวเก็บประจุแบบดับและหม้อแปลงไฟฟ้า (รูปที่ 16)
หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงเหมาะสำหรับที่นี่ ขดลวดทุติยภูมิเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการแก้ไขถูกกำหนดโดยการเลือกความจุของตัวเก็บประจุ C1 สิ่งสำคัญคือขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าให้กระแสไฟที่ต้องการ
เพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ล้มเหลวเมื่อโหลดถูกตัดการเชื่อมต่อ ควรเชื่อมต่อไดโอดซีเนอร์ D815P กับเอาต์พุตของบริดจ์ VD1 ... VD4 ในโหมดปกติจะไม่ทำงานเนื่องจากแรงดันเสถียรภาพสูงกว่าแรงดันไฟทำงานที่เอาต์พุตของบริดจ์ ฟิวส์ FU1 ปกป้องหม้อแปลงและตัวกันโคลงในกรณีที่ตัวเก็บประจุ C1 เสีย
ในแหล่งที่มาของประเภทนี้ ในวงจรของความต้านทานแบบอนุกรมที่เชื่อมต่อ (ตัวเก็บประจุ C1) และความต้านทานอุปนัย (หม้อแปลง T1) แรงดันไฟฟ้าเรโซแนนซ์อาจเกิดขึ้น สิ่งนี้ควรจำไว้เมื่อทำการปรับและควบคุมแรงดันไฟฟ้าด้วยออสซิลโลสโคป
ดูบทความอื่นๆส่วน.
อ่านและเขียนมีประโยชน์
ในแหล่งจ่ายไฟดังกล่าว ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและโหลดจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ก่อนอื่นให้เราพิจารณาการทำงานของแหล่งกำเนิดที่มีโหลดความต้านทานอย่างหมดจด (รูปที่ 1a)
จากหลักสูตรวิศวกรรมไฟฟ้า เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม C1 และตัวต้านทาน Rn มีค่าเท่ากับ:
โดยที่ X c 1 \u003d 1 / 2n * f * C1 คือความจุของตัวเก็บประจุที่ความถี่ f กวี-
รูปที่ 1
mu กระแสสลับที่มีประสิทธิภาพในวงจร Ieff \u003d Uс / Z (Uc คือแรงดันไฟฟ้า) กระแสโหลดสัมพันธ์กับความจุของตัวเก็บประจุ แรงดันไฟขาออกของแหล่งกำเนิด และแรงดันไฟหลัก ดังนี้
สำหรับแรงดันเอาต์พุตขนาดเล็ก
Ieff \u003d 2l * f * C1 * Uc.
ตัวอย่างที่เป็นประโยชน์ในทางปฏิบัติ เราจะคำนวณตัวเก็บประจุดับสำหรับเชื่อมต่อหัวแร้ง 127 V ที่มีกำลังไฟ 40 W กับเครือข่าย 220 V ค่าที่มีประสิทธิภาพที่ต้องการของกระแสโหลด Ieff \u003d 40/127 \u003d 0.315 A. ความจุโดยประมาณของตัวเก็บประจุดับ
สำหรับการทำงานของอุปกรณ์ทำความร้อน ค่าของกระแสที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญ อย่างไรก็ตาม หากโหลดเป็น ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ที่อยู่ในแนวทแยงของบริดจ์เรกติไฟเออร์ (รูปที่ 1, b) จะถูกชาร์จโดยกระแสที่แก้ไขโดยเฉลี่ย (เต้นเป็นจังหวะ) ซึ่งค่าตัวเลขจะน้อยกว่า Ieff :
ในทางปฏิบัติวิทยุสมัครเล่น แหล่งกำเนิดมักใช้ซึ่งตัวเก็บประจุแบบดับที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายแบบอนุกรมที่มีไดโอดบริดจ์ และโหลดซึ่งแบ่งโดยตัวเก็บประจุอื่นนั้นถูกขับเคลื่อนจากเอาต์พุตในแนวทแยงของบริดจ์ (รูปที่ 2) . ในกรณีนี้วงจรจะไม่เป็นเชิงเส้นอย่างรวดเร็วและรูปร่างของกระแสที่ไหลผ่านสะพานและการดับตัวเก็บประจุจะแตกต่างจากไซน์ ด้วยเหตุนี้ การคำนวณข้างต้นจึงไม่ถูกต้อง
กระบวนการใดเกิดขึ้นในแหล่งที่มีตัวเก็บประจุแบบปรับให้เรียบ C2 ที่มีความจุเพียงพอที่จะพิจารณาการกระเพื่อมของแรงดันไฟขาออกเล็กน้อย สำหรับตัวเก็บประจุดับ C1 ไดโอดบริดจ์ (ร่วมกับ C2 และ Rн) ในสถานะคงตัวนั้นเทียบเท่ากับซีเนอร์ไดโอดแบบสมมาตร เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่เทียบเท่านี้น้อยกว่าค่าที่แน่นอน (ในทางปฏิบัติจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้า Uout บนตัวเก็บประจุ C2) สะพานจะปิดและไม่นำกระแสที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นกระแสจะไหลผ่านสะพานเปิดป้องกัน แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตบริดจ์เพิ่มขึ้น
การพิจารณาจะเริ่มจากช่วงเวลา ti เมื่อแรงดันไฟหลักสูงสุด (รูปที่ 3) ตัวเก็บประจุ C1 ถูกชาร์จตามแรงดันแอมพลิจูดของเครือข่าย Uc.amp ลบด้วยแรงดันไฟบนไดโอดบริดจ์ um โดยประมาณเท่ากับ Uout กระแสผ่านตัวเก็บประจุ C1 และสะพานปิดเป็นศูนย์ แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายลดลงตามกฎของโคไซน์ (กราฟ 1) นอกจากนี้ยังลดลงบนสะพาน (กราฟ 2) และแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C1 จะไม่เปลี่ยนแปลง
กระแสของตัวเก็บประจุจะยังคงเป็นศูนย์จนกว่าแรงดันไฟบนไดโอดบริดจ์จะเปลี่ยนเครื่องหมายเป็นฝั่งตรงข้ามถึงค่า -Uout (โมเมนต์ t2) ในขณะนี้ พวงมาลัยปัจจุบันจะปรากฏขึ้นทันทีผ่านตัวเก็บประจุ C1 และสะพาน เริ่มต้นจากช่วงเวลาที่ t2 แรงดันบนสะพานจะไม่เปลี่ยนแปลง และกระแสจะถูกกำหนดโดยอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟหลัก ดังนั้น จะเหมือนกันทุกประการเหมือนกับว่ามีเพียงตัวเก็บประจุ C1 ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย (กราฟ 3).
เมื่อแรงดันไฟหลักถึงค่าแอมพลิจูดลบ (โมเมนต์ t 3) กระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุ C1 จะกลายเป็นศูนย์อีกครั้ง กระบวนการนี้จะทำซ้ำทุกครึ่งรอบ
กระแสที่ไหลผ่านสะพานจะไหลในช่วงเวลา t 2 ถึง t 3 เท่านั้น ค่าเฉลี่ยของมันสามารถคำนวณเป็นพื้นที่ของส่วนที่แรเงาของไซนัสในกราฟ 3 การคำนวณอย่างง่ายซึ่งต้องใช้ ความรู้เกี่ยวกับแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์และปริพันธ์ให้สูตรดังกล่าวสำหรับ Iav ปัจจุบันเฉลี่ยผ่านโหลด Rn:
(2)
ที่ค่าแรงดันเอาต์พุตต่ำ สูตรนี้และค่าที่ได้รับก่อนหน้านี้ (1) จะให้ผลลัพธ์แบบเดียวกัน หากใน (2) กระแสไฟขาออกเท่ากับศูนย์ เราจะได้ Uvyx=Uc*2 ^1/2 นั่นคือ กระแสโหลดเท่ากับศูนย์ (ในกรณีที่โหลดหลุดโดยไม่ได้ตั้งใจ ให้พูด เนื่องจากไม่น่าเชื่อถือ หน้าสัมผัส) แรงดันไฟขาออกของแหล่งกำเนิดจะเท่ากับแรงดันแอมพลิจูดของเครือข่าย ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบทั้งหมดของแหล่งกำเนิดต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้าดังกล่าว เมื่อกระแสโหลดลดลง ตัวอย่างเช่น 10% แรงดันเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นเพื่อให้นิพจน์ในวงเล็บลดลง 10% เช่นประมาณ 30 V (ที่ Uout = 10 V) สรุป - การรวมซีเนอร์ไดโอดควบคู่ไปกับโหลด Rn (ดังแสดงโดยเส้นประในรูปที่ 2) เกือบจะบังคับ
สำหรับวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (รูปที่ 4) กระแสจะคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:
โดยธรรมชาติที่ค่าแรงดันเอาต์พุตต่ำกระแสโหลดจะเท่ากับครึ่งของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นและแรงดันเอาต์พุตที่กระแสโหลดเป็นศูนย์จะมากเป็นสองเท่า - หลังจากทั้งหมดนี่คือแรงดัน- วงจรเรียงกระแสสองเท่า!
ขั้นตอนการคำนวณแหล่งที่มาตามรูปแบบในรูปที่ 2 ต่อไป. เริ่มแรกพวกเขาจะถูกกำหนดโดยแรงดันเอาต์พุต Uout สูงสุดในสูงสุดและต่ำสุด I n นาทีค่าของกระแสโหลดสูงสุด Uc สูงสุดและต่ำสุด Uc ค่าต่ำสุดของแรงดันไฟหลัก มีการระบุไว้ข้างต้นแล้วว่าด้วยกระแสโหลดที่เปลี่ยนแปลงจำเป็นต้องมีซีเนอร์ไดโอดซึ่งเชื่อมต่อขนานกับโหลด Rn วิธีการเลือกมัน? ที่แรงดันไฟหลักต่ำสุดและกระแสโหลดสูงสุด กระแสอย่างน้อยที่สุดในปัจจุบันการรักษาเสถียรภาพต่ำสุดที่อนุญาต 1 นาทีจะต้องไหลผ่านซีเนอร์ไดโอด คุณสามารถตั้งค่าได้ภายใน 3...5 mA ตอนนี้กำหนดความจุของตัวเก็บประจุดับ C1 สำหรับวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่น:
C1 \u003d 3.5 (Ist min + ln max) / (Uc min-0.7 Uvyx) (3)
สูตรได้มาจาก (2) โดยการแทนที่ค่าที่สอดคล้องกัน กระแสในนั้นอยู่ในหน่วยมิลลิแอมป์แรงดันเป็นโวลต์ ความจุอยู่ในไมโครฟารัด ผลลัพธ์ของการคำนวณจะถูกปัดเศษขึ้นเป็นค่าที่สูงกว่าที่ใกล้ที่สุด คุณสามารถใช้แบตเตอรี่ของตัวเก็บประจุหลายตัวที่เชื่อมต่อแบบขนาน
ฉันสูงสุด \u003d (U c สูงสุด -0.7 Uout) C 1 / 3.5-I n นาที (4)
ในกรณีที่ไม่มีซีเนอร์ไดโอดสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ Uout ซึ่งช่วยให้สามารถคำนวณกระแสเสถียรสูงสุดได้ คุณสามารถเชื่อมต่อซีเนอร์ไดโอดหลายตัวสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าในอนุกรมหรือใช้อะนาล็อกของไดโอดซีเนอร์อันทรงพลัง
กระแสโหลดต่ำสุดในหน่วย mm ควรเปลี่ยนเป็นสูตร (4) เฉพาะเมื่อกระแสนี้ยาว - ไม่กี่วินาทีขึ้นไป ด้วยกระแสโหลดต่ำสุดระยะสั้น (เศษเสี้ยววินาที) จะต้องแทนที่ด้วยกระแสโหลดเฉลี่ย (ในเวลา) ถ้าซีเนอร์ไดโอดยอมให้กระแสมากกว่าที่คำนวณโดยสูตร (4) ขอแนะนำให้ใช้ตัวเก็บประจุแบบดับที่มีความจุขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยเพื่อลดข้อกำหนดสำหรับความถูกต้องของการเลือก