В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Правила намотки высоковольтной обмотки взяты из журнала «Радио» № 1 за 1992 год («Электрическая спичка») — через каждую тысячу витков прокладывается изоляция. Для межвитковой изоляции применяется лента ФУМ (фторопласт). Другие материалы менее надежны. Экспериментально опробованы изолента, слюда, применен провод ПЭЛШО. Трансформатор служил недолго — обмотки «прошивало».

Корпус изготовлен из пластмассовой коробки подходящих размеров — пластмассовая упаковка от электропаяльника. Размеры оригинала: 190х50х40 мм (рис. 5.12, б ).

Рис. 5.12, а . Электрошоковое средство зашиты

I— 2х14 диам. 0,5–0,8; II— 2х6 диам. 0,5–0,8; III— 5–8 тыс. диам. 0,15—0,25

Рис. 5.12, б. Корпус прибора

В корпусе сделаны перегородки из пластмассы между трансформатором и умножителем, а также между электродами со стороны пайки — меры предосторожности во избежание прохождения искры внутри схемы (корпуса), что также предохраняет трансформатор. С наружной части под электродами расположены небольшие «усики» из латуни для уменьшения расстояния между электродами — разряд образуется между ними. В данной конструкции расстояние между электродами — 30 мм, а длина короны — 20 мм. Искра образуется и без «усов» — между электродами, но есть опасность пробоя трансформатора, образования ее внутри корпуса. Идея «усов» взята из фирменных моделей.

Во избежание самовключения при ношении целесообразнее применять выключатель движкового типа.

Хочется предупредить радиолюбителей о необходимости осторожного обращения с изделием как в период конструирования и наладки, так и с готовым аппаратом. Помните, что он направлен против хулигана, преступника, но в то же время против человека. Превышение пределов необходимой обороны наказывается по закону.

5.5.4. Формирователь биполярных напряжений[7]

Приведенная на рис. 5.13 схема может быть очень полезной, требуется получить от одного источника два напряжения разной полярности, например для питания операционного усилителя.

В бестрансформаторном преобразователе элемент DD1.1 служит генератором прямоугольных импульсов, при указанных значениях R1 и С1 его частота примерно равна 100 кГц и сигнал имеет TTЛ-уровни. DD1.2 и DD1.3 «буферируют» отдельно два канала. К выходам обоих буферов подключены двухполупериодные выпрямители, элементы которых по отношению друг к другу включены в противоположных полярностях, таким образом на выходах преобразователя имеются симметричные напряжения ±8,5 В с допустимым током нагрузки 10 мА.

Учитывая сравнительно высокую частоту работы преобразователя, для С2…С5 необходимо использовать по возможности танталовые конденсаторы.

Рис. 5.13. Формирователь биполярных напряжений

5.5.5. Источники питания с конденсаторным делителем напряжения

Маломощные сетевые блоки питания с гасящим конденсатором в силу своей предельной простоты получили в последние годы большое распространение, несмотря на ряд присущих им серьезных недостатков (таких, например, как гальваническая связь цепи нагрузки с сетью переменного тока). Конечно, их приходится так или иначе преодолевать. Если нагрузочный ток такого источника меняется в широких пределах, параллельно нагрузке необходимо включать стабилитрон, что существенно снижает КПД устройства.

Сетевой источник питания с гасящим конденсатором (рис. 5.14), по сути, есть делитель напряжения, у которого верхнее плечо — конденсатор, а нижнее представляет собой сложную нелинейную диодно-резисторно-конденсаторную цепь. Этим и определены недостатки (и достоинства, конечно) таких устройств.

Рис. 5.14. Сетевой источник питания с гасящим конденсатором

Для того чтобы источник мог работать в широком интервале тока нагрузки с высоким КПД, достаточно входной делитель напряжения выполнить чисто реактивным, например конденсаторным (рис. 5.15). Он позволяет дополнительно стабилизировать выходное напряжение источника последовательно включенным компенсационным или импульсным стабилизатором, чего нельзя делать в обычном источнике с гасящим конденсатором.

Рис. 5.15. Источник питания с конденсаторным делителем напряжения

Источник с конденсаторным делителем напряжения целесообразно использовать для совместной работы с импульсными стабилизаторами. Идеально подходит он для устройства, длительно потребляющего малый ток, но требующего в определенный момент резкого его увеличения. Пример — квартирное сторожевое устройство на микросхемах КМОП с исполнительным узлом на реле и звуковом сигнализаторе.

Ток, потребляемый конденсаторным делителем, будет иметь фазовый сдвиг в 90° относительно напряжения сети, поэтому делитель напряжения на реактивных элементах не требует охлаждения.

Исходя из вышесказанного ток через делитель вроде бы можно выбрать сколь угодно большим. Однако неоправданное увеличение тока делителя приведет к активным потерям в проводах и к увеличению массы и объема устройства. Поэтому целесообразно принять ток через делитель напряжения в пределах 0,5…3 от максимального тока нагрузки.

Расчет источника с емкостным делителем несложен. Выходное напряжение U выхи полный выходной ток (стабилитрона и нагрузки I вых) источника по схеме рис. 5.14, а связаны следующим образом: ( I вых= 4∙ f∙ C1(2 U c— U вых).

Эта формула пригодна и для расчета источника с конденсаторным делителем, в ней просто надо заменить С1 на суммарную емкость параллельно соединенных конденсаторов С1 и С2, показанных на рис. 5.15, a U c— на U c21(напряжение на конденсаторе С2 при R н= 1), т. е. U c21 ч= U c∙ С1/( С1+ С2). Тогда I вых= 4∙ f∙( C1+ C2)∙[ U c C1∙√2/( C1+ С2) — U выхили после очевидных преобразований I вых= 4 f∙ C1[ U c∙√2 — U вых(1 + С2/ С1)].

Поскольку падение напряжения на диодах моста U дпри малых значениях U выхстановится заметным, получим окончательно I вых= 4∙ f∙ C1[ U c∙√2 — ( U вых+ 2 U д)(1 + С2/ С1)].