Стабілізація Uвих конденсаторного випрямляча. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги

 Коментарі до статті

Судячи з останніх публікацій [1...5], інтерес радіоаматорів до малопотужних безтрансформаторних випрямлячів з конденсатором, що гасить, не слабшає.

Дійсно, при потужностях навантаження в частки та одиниці ват вони більш ефективні, ніж пристрої з мережевим трансформатором або з високочастотним перетворювачем. Недоліком опублікованих конструкцій конденсаторних випрямлячів є різка залежність їхньої вихідної напруги від наявності або відключення навантаження та її величини. Цю залежність зазвичай усувають, включивши на вихід випрямляча стабілітрон, який одночасно є як стабілізатором напруги, так і небажаним баластом навантаження, т.к. споживає струм, який можна порівняти зі струмом навантаження. На ньому марно розсіюється помітна потужність і його доводиться ставити на радіатор. У [2] йому знадобився радіатор площею 25см2. Радіатор збільшує габарити та вагу випрямного пристрою, що є другим недоліком. У [4] автор частково вирішив першу проблему за рахунок застосування у вхідному ланцюзі не одного, а двох мережевих конденсаторів, включених у вигляді конденсаторного дільника. Це призвело до збільшення величини ємності конденсаторів, що гасять і, відповідно, габаритів і ваги. Крім того, збільшилася частка реактивного струму в мережі, що також небажано.

Пропоную безтрансформаторний конденсаторний випрямляч з автостабілізацією вихідної напруги у всіх можливих режимах роботи (від холостого ходу до номінального навантаження), позбавлений перерахованих недоліків.

Це досягнуто за рахунок кардинальної зміни принципу формування вихідної напруги - не за рахунок падіння напруги від імпульсів струму випрямлених напівхвиль напруги на опорі стабілітрона, як в описаних пристроях (рис.1), а за рахунок зміни часу підключення діодного моста до накопичувального конденсатора С2 ( рис.2).

Ріс.1

Ріс.2

В описаних пристроях цей час постійно і дорівнює повному періоду напруги мережі. Якщо ж вихід моста закорочувати ключем К на частину тривалості напівперіоду мережі, а в частину напівперіоду, що залишилася, ключ К розмикати, і заряджати в цей час вихідним струмом моста конденсатор С2, то напруга на ньому буде залежати від частки цієї частини по відношенню до всього напівперіоду мережі . І якщо, як за ШИМ, автоматично змінювати час відкритого стану ключа залежно від напруги на С2, можна отримати автостабілізацію вихідної напруги конденсаторного випрямляча.

Схема стабілізованого конденсаторного випрямляча наведено на рис.3. Паралельно виходу діодного моста включений транзистор VT1, що працює у ключовому режимі (ключ К на рис.2).

Ріс.3

База ключового транзистора VT1 через пороговий елемент (стабілітрон VD3) з'єднана з накопичувальним конденсатором С2, відокремленим по постійному струму від виходу моста діодом VD2 для виключення швидкого розряду при відкритому VT1. Поки напруга С2 менше напруги стабілізації VD3, випрямляч працює відомим чином. При збільшенні напруги С2 і відкриванні VD3 транзистор VT1 також відривається і шунтує вихід випрямного моста. Внаслідок цього напруга на виході мосту стрибкоподібно зменшується практично до нуля, що призводить до зменшення напруги на С2 і подальшого вимкнення стабілітрона та ключового транзистора. Далі напруга на конденсаторі С2 знову збільшується до моменту включення стабілітрона та.транзистора і т.д. Ці процеси забезпечують автоматичну стабілізацію вихідної напруги.

У режимі холостого ходу випрямляча ключовий транзистор VT1 відкритий більшу частину напівперіоду напруги, і на накопичувальний конденсатор С2 надходять вузькі імпульси струму з великою паузою (рис.4а). При підключенні навантаження тривалість відкритого стану транзистора зменшується (рис.4б). Це призводить до збільшення тривалості імпульсу струму, що надходить через VD2 С2, і збільшення напруги на ньому, тобто. до підтримки вихідної напруги на колишньому рівні. Процес автостабілізації вихідної напруги дуже нагадує функціонування імпульсного стабілізатора напруги з широтно-импульсным регулюванням. Тільки в запропонованому пристрої частота проходження імпульсів дорівнює частоті пульсації напруги на С2 (у схемі на рис.3 ця частота дорівнює 100 Гц).

Ключовий транзистор VT1 для зменшення втрат повинен бути з великим коефіцієнтом посилення, наприклад, складовою КТ972А, КТ829А, КТ827А та ін.

Стабілізований випрямляч, зібраний за схемою рис.3, забезпечує вихідну напругу: - на холостому ході - 11,68; - на навантаженні 290 Ом - 11,6В-

Така невелика різниця вихідних напруг (всього 0,08 В) є підтвердженням хорошої стабілізації вихідної напруги і правильності вибору величини ємності конденсатора, що гасить С1 для даного навантаження. Зі зменшенням його ємності до 0,5 мкФ ця різниця досягає 0,16 В. Напруга пульсації на навантаженні 290 Ом не перевищує 40 мВ. Ця величина визначається ємністю конденсатора, що згладжує С2 і чутливістю базового ланцюга VT1.

Збільшити вихідну напругу випрямляча можна застосувавши більш високовольтний стабілітрон або два низьковольтних, послідовно з'єднаних. При двох стабілітронах Д814В і Д814Д та ємності конденсатора С1 2 мкФ вихідна напруга на навантаженні опором 250 Ом може становити 23...24 В.

Наведені приклади показують, як експериментальним шляхом підібрати елементи конденсаторного безтрансформаторного випрямляча на необхідну стабілізовану напругу при заданому навантаженні.

За запропонованою методикою можна стабілізувати вихідну напругу однонапівперіодного діодно-конденсаторного випрямляча, виконаного, наприклад, за схемою рис.5. Для випрямляча з плюсовою вихідною напругою паралельно діоду VD1 включений транзистор npn КТ972А або КТ829А, керований з виходу випрямляча через стабілітрон VD3.

Ріс.5

При досягненні на конденсаторі напруги С2, відповідного моменту відкривання стабілітрона, транзистор VT1 теж відкривається. В результаті амплітуда позитивної напівхвилі напруги, що надходить С2 через діод VD2, зменшується майже до нуля. При зменшенні напруги на С2 транзистор VT1, завдяки стабілітрону, закривається, що призводить до збільшення вихідної напруги.

Процес супроводжується широтно-імпульсним регулюванням тривалості імпульсів на вході VD2, аналогічно тому, як це відбувається у випрямлячі за схемою рис.3. Отже, напруга на конденсаторі С2 залишається стабілізованою як на холостому ходу, так і під навантаженням.

У випрямлячі з негативною вихідною напругою паралельно діоду VD1 потрібно включити р-п транзистор КТ973А або КТ825А. Вихідна стабілізована напруга на навантаженні опором 470 Ом - близько 11В, напруга пульсації - 0,3...0,4 В.

В обох запропонованих варіантах безтрансформаторного випрямляча стабілітрон працює в імпульсному режимі при струмі в одиниці міліампер, який ніяк не пов'язаний зі струмом навантаження випрямляча, з розкидом ємності конденсатора, що гасить, і коливаннями напруги мережі. Тому втрати в ньому суттєво зменшені, і тепловідведення йому не потрібне. Ключового транзистора радіатор також не потрібно.

Резистори R1, R2 на рис.3 та 5 обмежують вхідний струм при перехідних процесах в момент включення пристрою в мережу. Через неминучий "брязкіт" контактів мережевих виделки і розетки, процес включення супроводжується серією короткочасних замикань і розривів ланцюга. При одному з таких замикань конденсатор С1, що гасить, може зарядитися до повного амплітудного значення напруги мережі, тобто. приблизно до 300 В. Після розриву та наступного замикання ланцюга через "брязкот" це і мережна напруга можуть скластися і скласти в сумі близько 600 В. Це найгірший випадок, який необхідно враховувати для забезпечення надійної роботи пристрою.

Конкретний приклад: максимальний колекторний струм транзистора КТ972А дорівнює 4 А, тому сумарний опір обмежувальних резисторів має становити

600В/4А = 150 Ом.

З метою зменшення втрат опір резистора R1 можна вибрати 51 Ом, а резистора R2 – 100 Ом. Їхня потужність розсіювання - не менше 0,5 Вт. Допустимий колекторний струм транзистора КТ827А становить 20 А, тому для нього резистор R2 необов'язковий.

література

1. Дорофєєв М. Безтрансформаторний з конденсатором, що гасить. - Радіо, 1995, N1, С.41,42, 2; # 36,37, С.XNUMX.
2. Хухтіков Н. Зарядний пристрій. -Радіо, 1993, N5, С.37.
3. Бірюков С. Розрахунок мережевого джерела живлення з конденсатором, що гасить. -Радіо, 1997. # 5.C.48-50.
4.Хавайко О. Джерело живлення з конденсаторним дільником напруги. - Радіо, 1997. # 11. C.56.
5. Банніков В. Спрощений розрахунок безтрансформаторного блоку живлення. - Радіоаматор, 1998, # 1, С.14-16; N2, C16,17.
6. Радіо щорічник, 1991, С.80.

Автор: Н.Цесарук, м.Тула; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Стабілізатори напруги.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Передові акумулятори від QuantumScape 12.12.2020 Твердотілі літій-металеві акумулятори QuantumScape обіцяють стати батареями для електромобілів другого покоління, які за дальністю ходу зрівняються з автомобілями на ДВС. Раніше твердотілі літійметалеві акумулятори вважалися перспективними, але страждають масою негативних побічних явищ. Зокрема, вони були безпечнішими і більш ємними, ніж літійні, але мали вузький робочий температурний діапазон. Акумулятори QuantumScape, як стверджують розробники, вільні від дитячих хвороб твердотільних літій-металевих акумуляторів і можуть стати комерційно здійсненними вже через чотири роки. Нові акумулятори не мають анода. Точніше, під час виробництва акумуляторів QuantumScape анод не виготовляється. Цей електрод формується у вже зібраному акумуляторному осередку шляхом осадження металевого літію в процесі заряду осередку. Заявлена ​​швидкість осадження літію в процесі формування анода перевершує всі попередні показники і досягає одного мікрона за хвилину, що обіцяє високу щільність зарядного струму та швидку зарядку: до 80% ємності за 15 хвилин. Анод акумулятора спроектований із "нульовим перевищенням літію". Інакше висловлюючись, у процесі виробництва осередку немає необхідності навіть у мінімальному кількості літію як фольги чи осадження у місці формування анода. Це помітно здешевлює та спрощує виробництво осередків. Ще одним важливим винаходом QuantumScape стало створення керамічного сепаратора, який розділяє електроди. Сепаратор QuantumScape тонший за людське волосся і незаймистий. У звичайному літійному осередку сепаратор виготовляється з органічних матеріалів і служить однією з причин пожежонебезпечності елементів. Слід зазначити, що акумуляторні осередки QuantumScape будуть виготовлятися у вигляді "мішочків", а не в циліндричному формфакторі. Можливо, це одна з особливостей використання керамічних сепараторів. Акумулятори QuantumScape також можуть похвалитися товстими катодами з можливістю пропускати струми високої щільності понад 3 мАг/см2 протягом години заряду та розряду із струмами 1C. Після проходження 800 циклів заряду та розряду осередку QuantumScape зберегли понад 80% ємності, що потенційно обіцяє можливість проїхати на одному акумуляторі сотні тисяч кілометрів. Що також важливо, акумулятори зберігають робочі характеристики до температур -30 ° C, чого неможливо було досягти за допомогою альтернативних розробок. Також, за рахунок того, що з анода прибрано графіт або графіт-кремній, речовина електроліту не деградує в ході побічних реакцій у процесах зарядки та розрядки осередку. Це зберігає робочі параметри комірки максимально довго. QuantumScape обіцяє довести ємність комерційних твердотільних літій-металевих акумуляторів до перевіреного в лабораторіях максимуму: 1000 Втч/л. Тим самим ємність акумуляторів може зрости на 80% порівняно з кращими сучасними літійними комірками і довести запас ходу електромобілів до величин, порівнянних з можливостями автомобілів на двигунах внутрішнього згоряння.

Інші цікаві новини:

▪ Найстаріший корал

▪ Цифровий Поляроїд

▪ Робот пилосос

▪ Домашня робота та успішність

▪ Музикою краще займатися з дитинства

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Мобільний зв'язок. Добірка статей

▪ стаття Так проходить мирська слава (слава світу). Крилатий вислів

▪ стаття Хто такі довгоносики? Детальна відповідь

▪ стаття Морква дика. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Arduino. Підключення найпростіших датчиків. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Ручка-самописка. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024