Трансформаторні блоки з баластним конденсатором

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

Блоки живлення з баластним конденсатором та розділовим трансформатором завоювали популярність у радіоаматорів завдяки малим габаритам і тим, що вони гальванічно не пов'язані з мережею. Однак при розробці таких пристроїв необхідно враховувати ряд факторів, щоб унеможливити аварійні ситуації, в результаті яких можуть вийти з ладу не тільки джерело живлення, а й навантаження. Автор статті, узагальнивши досвід створення подібних пристроїв, рекомендує, на що слід звернути увагу при їхньому конструюванні та налагодженні.

У радіоаматорській практиці широке застосування знайшли джерела з баластним конденсатором та розділовим трансформатором [1-6]. Таке рішення дозволяє конструювати малогабаритні блоки живлення. Розглянемо деякі питання проектування таких пристроїв з прикладу малопотужного джерела живлення, описаного в [1] (див. рисунок).

Трансформатор Т1 виконує роздільну функцію. Він працює при малій вхідній та вихідній напрузі. Його конструкція дуже проста. Конденсатор С1 баластний, а резистор R2 обмежує імпульс струму при включенні. Напруга на первинній обмотці трансформатора обмежують стабілітрони VD1 та VD2.

У коливальному контурі, що складається з конденсатора С1, індуктивності первинної обмотки трансформатора L і наведеного до первинної обмотки опору навантаження RH можливий резонанс, який може призвести до виходу джерела живлення.

Припустимо, що у навантаженому джерелі на первинній обмотці напруга дорівнює 20 (типовий випадок). Це означає, що приведений до первинної обмотки опір навантаження RH приблизно в 10 разів менше ємнісного опору | XC1 | конденсатора С1 та утворює з ним дільник напруги 10:1 (приблизно), тобто. | XC1 | = 10RH.

При правильно розрахованому трансформаторі індуктивний опір первинної обмотки | XL | має приблизно в 10 разів перевищувати приведений до первинної обмотки опір навантаження RH, тому добротність згаданого контуру вкрай низька, ніякого резонансу бути не може.

Зовсім інша ситуація виникає при відключеному навантаженні (на холостому ході). Якщо виконуються зазначені вище співвідношення | ХC1 | = 10RH і | XL | = 10RH, то | XC1 | = | XL | та виникає резонанс. Якщо на вхід замість мережного подати напругу 1...2 В, то на первинній обмотці ненавантаженого трансформатора воно за рахунок резонансу збільшиться в 10 і більше разів добротність контура, що вийшов, досить велика, проте при подачі мережевого напруги такого підйому не буде. Зі збільшенням напруги на обмотці понад номінальний (20 В) магнітопровід трансформатора входить у насичення, його індуктивність зменшується і контур перестає бути налаштованим у резонанс.

Однак, якщо трансформатор виконаний з хорошим запасом за допустимою вхідною напругою, підйом може бути значним. Це викликає збільшення напруги на конденсаторі С1 порівняно з роботою в номінальному режимі, і якщо конденсатор обраний без запасу - може статися пробій. Можливі й інші не менш тяжкі наслідки.

Тому, як і безтрансформаторного джерела живлення з баластним конденсатором, неприпустима робота без номінального навантаження. Звичайне рішення - підключення стабілітрону до виходу джерела або двох зустрічно-послідовно з'єднаних стабілітронів (або одного симетричного) до первинної обмотки (див. рисунок).

Так завдання вирішується щодо малопотужних блоків живлення. Для аналогічних потужних пристроїв (дуже простими виходять зарядні пристрої автомобільних акумуляторних батарей [2-4]) такими заходами не обійтися. Тут можна підключити паралельно до первинної або вторинної обмотки аналог симетричного диністора [7, рис.5,а] або забезпечити релейний захист від режиму холостого ходу [3].

Особливу увагу необхідно приділити вибору баластного конденсатора за номінальною напругою. Це найбільша напруга між обкладками конденсатора, при якому він здатний надійно та довго працювати. Більшість типів регламентується номінальна напруга постійного струму. Допустима напруга змінного струму завжди менша за номінальну, за винятком металобумажних конденсаторів МБГЧ, К42-19, поліпропіленових К78-4 і поліетилентерефталатних К73-17 на номінальну напругу до 250 В включно, у яких ці параметри рівні. Тому при виборі типу та номінальної напруги необхідно скористатися довідником з електричних конденсаторів і пам'ятати, що розрахунок проводять для амплітудного значення змінної напруги.

У момент підключення (або відключення) блоку живлення до мережі в його ланцюгах відбувається перехідний процес, який через деякий час змінюється режимом, що встановився. Не вдаючись у теоретичні основи перехідних процесів, відзначимо два закони комутації:

1. Струм у дроселі (приладі з індуктивним опором) не може змінюватися стрибком, або, інакше, струм після комутації має те саме значення, яке він мав у момент, що безпосередньо передує комутації.

2. Напруга на конденсаторі не може змінюватися стрибком, або, інакше, напруга після комутації має те значення, що і безпосередньо до комутації.

При підключенні блоку живлення до мережі конденсатор ще не заряджений і падіння напруги на ньому дорівнює нулю. Струм в індуктивності не може виникнути миттєво, тому напруга на резисторі дорівнює нулю і мережна напруга повністю прикладена до первинної обмотки трансформатора, яка розрахована на значно менше значення. Саме при включенні виникає висока небезпека міжвіткового пробою і зникає перевага у простоті виконання трансформатора з намотуванням "навал", чим він і заслужив широку популярність у радіоаматорів. Особливо небезпечним є підключення блоку живлення до мережі, в якій в цей момент діє амплітудна або близька до нього напруга.

Актуальне значення набуває завдання обмеження напруги на первинній обмотці у момент підключення. Струмообмежувальний резистор не рятує в такій ситуації.

Це змушує шукати інше рішення, що дозволяє запобігти можливості міжвиткового пробою в трансформаторі та захистити елементи блоку живлення від підвищеної в десятки разів напруги.

Обмежувач напруги на двох зустрічно-послідовно включених паралельно первинній обмотці стабілітронах дозволяє вирішити і це завдання. Для кожного напівперіоду обмежувач працює як параметричний стабілізатор напруги на первинній обмотці трансформатора. Баластну функцію виконує при цьому в основному струмообмежувальний резистор R2. Резистор має бути розрахований на короткочасний струм навантаження, а стабілітрони, як правило, забезпечують його.

Якщо в номінальному режимі стабілітрони відкриваються і працюють як стабілізатори, може виникнути різниця амплітуд імпульсів випрямленого струму позитивної та негативної напівхвиль. Такий ефект пояснюється тим, що позитивні напівхвилі стабілізує один стабілітрон, а негативні – інший. Відомо, що напруга стабілізації двох екземплярів стабілітронів навіть однієї партії може значно відрізнятися. Це породжує додаткову складову пульсацій частоти 50 Гц, яку важче придушити фільтром, що згладжує, ніж 100 Гц.

Для зменшення додаткової складової пульсації, що виникає через відмінність напруги стабілізації, можна рекомендувати замість зустрічно-послідовного з'єднання двох стабілітронів включити один стабілітрон в діагональ діодного мосту паралельно первинній обмотці. Це дозволить зберегти надійність блоку живлення.

Якщо не пред'являються підвищені вимоги до стабільності вихідної напруги, можна рекомендувати добірку стабілітронів з мінімальною напругою стабілізації на 1...3 більшої максимальної амплітудної напруги на первинній обмотці в режимі, що встановився. Параметричний стабілізатор у цьому випадку виконуватиме функції лише обмежувача напруги в момент включення та на холостому ході. А після виходу блоку живлення на режим, що встановився, він автоматично відключається, значно підвищуючи економічність блоку.

література

1. Пожаринський Л. Маломощний блок живлення. – Радіо, 1978, # 5, с. 56.
2. Кутергін Г. Просте зарядний пристрій. - Радіо, 1978, # 5, с.27.
3. Долін Е. Варіант зарядного пристрою. - Радіо, 1983, # 5, с.58.
4. Бірюков С. Простий зарядний пристрій. - Радіо, 1997, # 3, с.50.
5. Бірюков С. Розрахунок мережевого джерела живлення з конденсатором, що гасить. - Радіо, 1997, # 5, с.48-50.
6. Прокопцев Ю. Ще про джерела живлення з конденсатором, що гасить. - Радіо, 1998, # 12,0.46.
7. Алексєєв С. Симетричні диністори - у джерелах харчування. - Радіо, 1998, # 10,с.70,71.

Автор: Б.Садовсков, м.Челябінськ

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

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 Малярія приманює комарів до людей 30.04.2018 Малярійні паразити, як відомо, живуть на два будинки - у тому сенсі, що різні етапи життєвого циклу у них проходять у комарі та в якомусь хребетному: у когось це гризун, у когось птиця, у когось рептилія у когось людина. Вибір господарів цілком логічний: поки комар смокче кров тварини, малярійний плазмодій може перейти туди, куди йому зараз потрібно. Щоб із переселенням не виникало жодних затримок, плазмодії навіть змінюють запах тварин, роблячи його більш привабливим для комарів. Також відомо, що і люди, хворі на малярію, більш привабливим для кровососів. Очевидно, що плазмодії також змінюють запах людини, і в недавній статті в PNAS описано, як вони це роблять. Дослідники з Лондонської школи гігієни та тропічних хвороб разом з колегами з інших європейських та африканських наукових центрів порівняли склад поту у кількох десятків кенійських школярів, серед яких були як здорові, так і малярією, що нещодавно заразилися. Дитячі шкарпетки клали у два спеціальні ящики, з'єднані трубками, після чого пристрій запускали малярійних комарів. Комахи летіли переважно до шкарпеток тих дітей, які мали малярійний паразит. Після тритижневого курсу лікування до одягу хворих школярів летіло лише 60% комарів - очевидно, що менше паразитів було у людині, то менше він цікавив кровососів. Загалом, результати експерименту з одягом вкотре підтвердили, що малярія робить нас привабливішими для комарів. Потім дослідники почали з'ясовувати, які речовини притягують до нас комах. Для цього зразки поту спочатку проаналізували на предмет хімічного складу, а потім кожну з речовин, що в ньому знайшли, давали спробувати комарам. "Спробувати" тут означає, що антени комарів обдували повітрям, яке містило той чи інший пахучий компонент, одночасно зчитуючи за допомогою спеціальних електродів нейронні сигнали, які антени комарів посилали в мозок. В результаті вдалося визначити кілька сполук, які особливо сильно збуджували комах і яких особливо багато було в поті хворих. Серед них виявилися гептановий, октановий і нонановий альдегіди, що використовуються в парфумерії завдяки своїм запахам (наприклад, гептановий альдегід дає гвоздиковий аромат, а нонановий - апельсиновий або рожевий). Очевидно, їхня суміш особливо сильно притягує комарів, і людські плазмодії в ході еволюції напали-таки на правильний рецепт. Цікаво, що комарі по-різному реагували на посилення запаху: якщо кількість гептанового альдегіду в суміші зростала різко, комахи летіли на запах набагато активніше, якщо кількість альдегіду зростала плавно, комарі залишалися байдужі.

Інші цікаві новини:

▪ Пластир, що вимірює рівень цукру в крові без проколів

▪ Концентрація думок заважає творчості

▪ Нові DVD-плеєри самі здійснюватимуть цензуру

▪ Системна плата Asus X79-Deluxe

▪ TPL5110 - наноспоживаючий таймер керування живленням

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Стабілізатори напруги. Добірка статей

▪ стаття Ікар. Політ Ікара. Крилатий вислів

▪ стаття Як ростуть омари? Детальна відповідь

▪ стаття Громадський контроль за охороною праці

▪ стаття Генератор високовольтних імпульсів огорожі для худоби. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Простий високоякісний стереоприймач FM діапазону 70-110 МГц. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

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