В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Из формулы видно, что при R н= 0 (т. е. при U вых= 0) ток I вых, если пренебречь падением напряжения на диодах, остается таким же, как у источника питания, собранного по схеме рис. 5.14, а . Напряжение же на выходе без нагрузки уменьшается: U вых = [ U c C1∙√2/( C1+ С2] — 2 U д.

Емкость и рабочее напряжение конденсатора С2 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения — соотношение значений емкости С1/С2 обратно пропорционально значениям падающего на С1 и С2 напряжения. Например, если C1 = 1 мкФ, а С2 = 4 мкФ, то напряжение U c, будет равно 4/5 напряжения сети, a U c 2= U c/5, что при напряжении сети U c= 220 В соответствует 176 и 44 В. Необходимо учесть, что амплитудное значение напряжения почти в 1,5 раза превышает действующее, и надо выбрать конденсаторы на соответствующее номинальное напряжение.

Несмотря на то, что теоретически конденсаторы в цепи переменного тока мощности не потребляют, реально в них из-за наличия потерь может выделяться некоторое количество тепла. Проверить заранее пригодность конденсатора для использования в источнике можно, просто подключив его к электросети и оценив температуру корпуса через полчаса. Если конденсатор С1 успевает заметно разогреться, его следует счесть непригодным для использования в источнике.

Практически не нагреваются специальные конденсаторы для промышленных электроустановок — они рассчитаны на большую реактивную мощность. Такие конденсаторы используют в люминесцентных светильниках, в пускорегулирующих устройствах асинхронных электродвигателей и т. п.

Ниже представлены две практические схемы источников питания с конденсаторным делителем: пятивольтный общего назначения (рис. 5.16) на ток нагрузки до 0,3 А и источник бесперебойного питания для кварцевых электронно-механических часов (рис. 5.17).

Рис. 5.16. Схема пятивольтного источника питания общего назначения с конденсаторным делителем напряжения

Рис. 5.17. Схема источника бесперебойного питания для кварцевых электронно-механических часов с конденсаторным делителем напряжения

Делитель напряжения пятивольтного источника состоит из бумажного конденсатора С1 и двух оксидных С2 и С3, образующих нижнее по схеме неполярное плечо емкостью 100 мкФ. Поляризующими диодами для оксидной пары служат левые по схеме диоды моста. При номиналах элементов, указанных на схеме, ток замыкания (при R н= 0) равен 600 мА, напряжение на конденсаторе С4 в отсутствие нагрузки — 27 В.

Электронно-механические часы обычно питают от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. Предлагаемый источник вырабатывает напряжение 1,4 В при среднем токе нагрузки 1 мА. Напряжение, снятое с делителя С1С2, выпрямляет узел на элементах VD1, VD2, С3. Без нагрузки напряжение на конденсаторе С3 не превышает 12В.

5.5.6. Блок питания с регулируемым выходным напряжением

Это устройство может применяться как переносной источник стабилизированного напряжения при налаживании и испытании различных устройств на транзисторах. Блок питания обеспечивает получение стабилизированного постоянного напряжения до 12 В при силе тока через нагрузку до 250…300 мА. Принципиальная схема блока питания приведена на рис. 5.18, а .

Рис. 5.18, а)схема блока питания с регулируемым стабилизированным напряжением

Он состоит из сетевого трансформатора TV1, двухполупериодного мостового выпрямителя на диодах VD1—VD4 и конденсатора С1, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения, стабилизатора напряжения на стабилитроне и транзисторах VT1, VT2. Выходное напряжение плавно регулируется переменным резистором R2 от долей вольта до 12 В. При увеличении силы тока нагрузки до 250…300 мА величина выходного напряжения остается практически постоянной. Трансформатор TV1 понижает напряжение сети до 12… 14 В, после выпрямления напряжение на конденсаторе С1 равно 16…18 В. Особенность двухполупериодного мостового выпрямителя с конденсатором на выходе состоит в том, что с изменением емкости конденсатора С1 или сопротивления нагрузки R низменяется значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения, т. е. изменяется переменное напряжение с удвоенной частотой основной гармоники. При τ разр>= 10 Т коэффициент пульсаций равен:

Где τ разр= C1∙ R 1 н; R 1 н— в данном случае сопротивление цепи разряда конденсатора С1, состоящей из последовательно соединенных стабилитрона VD5 и резистора R1:

f осн= 100 Гц.

При уменьшении емкости конденсатора С1 (или сопротивления нагрузки) пульсации возрастают, а среднее значение выпрямленного напряжения уменьшается. При большой емкости конденсатора С1 максимальное значение силы тока диода в момент включения выпрямителя определяется лишь сопротивлениями диода в прямом направлении и вторичной обмотки трансформатора; поэтому сила тока может достигать значений, больших I пр. макс. Такой большой ток может вывести из строя диод, поэтому для предотвращения этого при больших емкостях конденсатора С1 следует последовательно с диодами включать добавочные резисторы. Напряжение U обр. макс, прикладываемое к диоду, в два раза превышает напряжение на вторичной обмотке трансформатора U 2m, так как в момент времени, когда диод заперт, напряжения на конденсаторе и на вторичной обмотке трансформатора складываются. Стабилизированное напряжение с резистора R2 подается на базу транзистора VT1, включенного по схеме эмиттерного повторителя, который является управляющим элементом.

Напряжение с его нагрузки подается на базу регулирующего транзистора VT2, который также включен по схеме с ОК. Когда движок резистора R2 находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, напряжение на базе управляющего транзистора равно нулю, оба транзистора закрыты и напряжение на выходе стабилизатора также равно (или близко) нулю. При перемещении движка резистора вверх открывается транзистор VT1, а также транзистор VT2, сила тока через нагрузку увеличивается. Напряжение на выходных гнездах XS1 стабилизатора на 0,3…0,4 В меньше, чем на базе управляющего транзистора VT1 (в эмиттерных повторителях на германиевых транзисторах выходное напряжение всегда меньше входного на величину, равную примерно 0,2 В). Монтажная плата блока показана на рис. 5.18,6, а конструкция блока — на рис. 5.18, в .