Сетевой источник питания с гасящим конденсатором.

Содержание

Разновидности конденсаторных блоков и сферы их применения

Вследствие различных комплектаций и принципов работы, конденсаторные устройства разделяют на:

Агрегаты с осевыми вентиляторами и воздушным охлаждением. В комплектации такого оборудования присутствует вентилятор с осевым механизмом. Такой вид устройства приобретают тогда, когда блок планируется поставить у строения. Этот вариант считается самым дешевым. При этом он требует достаточного количества места снаружи, для бесперебойного снабжения блоков необходимым количеством воздушных потоков, чтобы охладить конденсатор;
Устройство с центробежным вентилятором и воздушным охлаждением. Данный агрегат устанавливают с внутренней стороны технических сооружений и присоединяют его к воздуховодам, по которым в дальнейшем будет проходить подача и выведение наружу воздуха для бесперебойного снижения температуры конденсатора. Такой вариант наиболее приемлем в тех условиях, где отсутствует площадка для монтажа агрегата на строении или возле него;
Механизмы с водяным способом охлаждением. Используются для монтажа устройств внутри комнаты, а также применяют теплообменники, чтобы обеспечить водное охлаждение конденсаторов. Такого рода техника позволит сделать размер конденсаторной конструкции значительно меньше и расположить ее в комнате с минимумом потери для площади. Данная установка имеет преимущество в возможности провести монтаж градирни и самого устройства на огромном расстоянии один от другого;
Блок с конденсатором на вынос. Его обычно используют, когда блок необходимо установить в технических помещениях, а теплообменную пластину – вынести во двор. Такое размещение позволяет занять минимальную площадь в здание.

Для того чтобы выбрать правильный прибор, необходимо тщательно изучить все их технические характеристики.

Принцип работы схем на балластном конденсаторе

В этой схеме конде-р является фильтром тока. Напряжение на нагрузку поступает только до момента полного заряда конде-ра, время которого зависит от его ёмкости. При этом никакого тепловыделения не происходит, что снимает ограничения с мощности нагрузки.

Чтобы понять, как работает эта схема и принцип подбора балластного элемента для LED, напомню, что напряжение – скорость движения электронов по проводнику, сила тока – плотность электронов.

Для диода абсолютно безразлично, с какой скоростью через него будут «пролетать» электроны. Расчет конде-ра основан на ограничении тока в цепи. Мы можем подать хоть десять киловольт, но если сила тока составит несколько микр оампер, количества электронов, проходящих через светоизлучающий кристалл, хватит для возбуждения лишь крохотной части светоизлучателя и свечения мы не увидим.

В то же время при напряжении несколько вольт и силе тока десятки ампер плотность потока электронов значительно превысит пропускную способность матрицы диода, преобразовав излишки в тепловую энергию, и наш LED элемент попросту испарится в облачке дыма.

Стабилизатор напряжения LM7805, LM7809, LM7812

Вы наверное замечали, что величина напряжения в розетке не равна 220 В, а изменяется в некоторых пределах. Особенно это ощутимо при подключении мощной нагрузки. Если не применять специальных мер, то оно и на выходе блока питания будет изменяться в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне не желательны, а иногда и недопустимы для многих электронных элементов. Поэтому напряжение после конденсаторного фильтра подлежит обязательной стабилизации. В зависимости от параметров питаемого устройства применяются два варианта стабилизации. В первом случае используются стабилитрон, а во втором – интегральный стабилизатор напряжения. Рассмотрим применение последнего.

В радиолюбительской практике широкое применение получили стабилизаторы напряжения серии LM78xx и LM79xx. Две буквы указывают на производителя. Поэтому вместо LM могут быть и другие буквы, например CM. Маркировка состоит из четырех цифр. Первые две – 78 или 79 означают соответственно положительно или отрицательное напряжение. Две последние цифры, в данном случае вместо них два икса: хх, обозначают величину выходного U. Например, если на позиции двух иксов будет 12, то данный стабилизатор выдает 12 В; 08 – 8 В и т.д.

Для примера расшифруем следующие маркировки:

LM7805 → 5 В, положительное напряжение

LM7912 → 12 В, отрицательное U

Интегральные стабилизаторы имеют три вывода: вход, общий и выход; рассчитаны на ток 1А.

Если выходное U значительно превышает входное и при этом потребляется предельный ток 1 А, то стабилизатор сильно нагревается, поэтому его следует устанавливать на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую возможность.

Если ток нагрузки гораздо ниже предельного, то можно и не устанавливать радиатор.

Почему выбиваются пробки на электросчетчике

Практически каждый сталкивался с такой проблемой, как выбивание пробок. Как же решить эту проблему? Прежде, чем вставлять пробки обратно, нужно обязательно выяснить причину, по которой произошел подобный инцидент. Электрическая пробка -важный атрибут, она играет своего рода роль предохранителя. Главной задачей этого электрического устройства является защита цепей от перенапряжения или короткого замыкания и вследствие возгорания. Поэтому не сложно догадаться, что причины, по которым может выбить пробки всего три:

Короткое замыкание. Провода нагреваются из-за резкого скачка тока по цепи, при этом падает напряжение. И все это происходит мгновенно, поэтому если вдруг у вас нет предохранителей, то вы рискуете обнаружить перегорание проводки или, что еще хуже, возникновение целого пожара. Короткое замыкание — самое опасное явление в электричестве, поэтому это худшее, что может случиться с вами, и чем быстрее сработает защитный механизм, тем меньше вы понесете потерь.
Превышение нагрузки. Перенапряжение может произойти как раз из-за включения в розетку нескольких приборов, которые потребляют много электроэнергии одновременно. Предохранитель следует выбирать так, чтобы его номинал по силе тока не сильно превышал общий ток нагрузки. Например, если суммарный рабочий ток равен примерно 10 Ампер, то номинал защитного устройства должен быть 11-14 Ампер. Следует учитывать, что при включении сила тока выше, чем при самой работе.
Неисправность. Любой прибор рано или поздно может выйти из строя, тогда показания могут быть ложными, и единственный выход из этой ситуации — заменить оборудование.

БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ БП НА 5В

Это достаточно простая схема бестрансформаторного блока питания. Устройство выполнена на доступных элементах и в предварительной наладке не нуждается. В качестве диодного выпрямителя использован готовый мост серии КЦ405В(Г), также можно использовать любые диоды с напряжением не менее 250 вольт. Электросхема показана на рисунке:

Неполярный конденсатор подобрать на 400-600 вольт, от его емкости зависит сила тока на выходе. Резистор с сопротивлением от 75 до 150 килоом. После диодного моста напряжение порядка 100 вольт, его нужно уменьшит. Для этих целей использован отечественный стабилитрон серии Д814Д.

После стабилитрона уже получаем напряжение 9 вольт, можно также использовать буквально любые стабилитроны на 6-15 вольт. На выходе использован типовой микросхемный стабилизатор на 5 вольт, вся основная нагрузка лежит именно на нем, поэтому стабилизатор следует прикрутить на небольшой теплоотвод, желательно заранее намазав термопастой.

Полярные конденсаторы предназначены для гашения и фильтрации сетевых помех. Устройство работает очень стабильно, но имеет всего один недостаток — малый выходной ток. Ток можно увеличить подбором конденсатора и резистора, в токогасящей цепи. Печатная плата и схема — в архиве.

Устройство сейчас активно используется для маломощных конструкций. Выходной ток достаточно велик, чтобы зарядить мобильный телефон, питать светодиоды и небольшие лампы накаливания. Видео с экспериментами и замерами приводим ниже:

Однако учтите, что из-за отсутствия сетевого трансформатора, есть риск удара током фазы, поэтому все токонесущие элементы БП и девайса, что к нему подключен, должны быть тщательно изолированны! Автор статьи — АКА (Артур).

Форум по источникам питания

Обсудить статью БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ БП НА 5В

radioskot.ru

Рабочие схемы

Все описанные устройства выполнены на распространенных радиоэлементах. Ниже приведены схемы с обозначением всех деталей.

В БП с транзисторными стабилизаторами КТ940А можно заменить на высоковольтный, выдерживающий более 250 В, а КТ815Г — на другой, с минимальным напряжением 80 В. При указанных деталях устройство может выдать до 300 мА. Для увеличения силы тока надо транзисторы установить на радиаторы. Если вместо стабилитрона КС512А поставить Д814Д, то выходной ток устройства уменьшится до 200 мА.

Традиционный бестрансформаторный блок на 12 В с RC-цепочкой выдает всего 20-40 мА. Если после моста установить мощный стабилитрон Д815Ж, который ограничит напряжение до 16-19 В, и дополнить схему стабилизатором на транзисторе, то выходной ток повысится до 120 мА. Для его увеличения до 180 мА необходимо параллельно конденсаторам C1, C2 припаять еще один такой же.

Более стабилен блок на микросхеме 78L08 (российское обозначение КР142Б). При указанных деталях он выдает до 200 мА.

Фильтрующий конденсатор

Емкость Фильтрующего конденсатора С_ф аналитическим путем рассчитать затруднительно. Поэтому ее подбирают экспериментально. Ориентировочно следует считать, что на каждый миллиампер среднего потребляемого тока требуется брать как минимум 3. 10 мкФ этой емкости, если выпрямитель БТБП двухполупериодный, или 10. 30 мкФ, если он однополупериодный.

Номинальное напряжение используемого оксидного конденсатора С_ф должно быть не менее U_ст·А если стабилитрона в БТБП нет, а нагрузка включена постоянно, номинальное напряжение фильтрующего конденсатора должно превышать значение:

Если нагрузка не может быть включена постоянно, а стабилитрон отсутствует, номинальное напряжение фильтрующего конденсатора должно составлять более 450В, что вряд ли приемлемо из-за больших размеров конденсатора С_ф. Кстати, в этом случае снова подключать нагрузку следовало бы лишь после отключения БТБП от сети.

Бестрансформаторное сетевое питание

Схемы бестрансформаторного питания: с балластным резистором, с балластным конденсатором, с импульсным преобразователем

Доброго дня уважаемые радиолюбители!Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“.

Сегодня мы рассмотрим несколько схем, предназначенных для питания радиолюбительских устройств без использования сетевого трансформатора – бестрансформаторные источники питания

Сразу отмечу, что такие источники питания представляют определенную опасность для человека – неосторожное обращение и неминуемое поражение электрическим током. Такие схемы стоит применять только если обеспечивается их надежная изоляция и не требуется постоянное присутствие человека

Кроме того, использовать такие источники питания целесообразно только при небольших токах нагрузки. Сегодня мы рассмотрим два типа таких схем: – с балластным резистором – с балластным конденсатором Есть еще третий вариант – с импульсным AC/DC преобразователем, но они более сложны, и требуют применения специализированных микросхем. Балластные резисторы и конденсаторы гасят излишек сетевого напряжения. Поэтому, резисторы должны быть большой мощности, а конденсаторы – должны быть пленочными (к примеру К73-17) и рабочим напряжением не менее 630 вольт. Все схемы несложные, и особых пояснений не требуют.

Первая схема:

Диоды VD1-VD4 должны выдерживать обратное напряжение не ниже 400 вольт. Резисторы R1, R2 – балластные для стабилитрона. R3 – выбирается с учетом, чтобы выходное напряжение не изменялось при любом токе нагрузки. С1, R3, С2 – фильтр сглаживающий пульсации.

Вторая схема:

Аналогично первой схеме, но параллельно включенные резисторы заменяются включенными последовательно. RC фильтр заменен LC фильтром. Максимально допустимый ток через дроссель должен быть с запасом больше, чем ток нагрузки.

Третья схема:

Классическая схема источника питания с балластным конденсатором С1. Резистор R1 – обязательный в подобных схемах, ограничивает начальный ток заряда конденсатора С2. Резистор R2 разряжает конденсатор С1 при выключении от сети. Сборку диодов VD1.1 и VD1.2 можно заменить на 1N4004…1N4007. Конденсатор С2 сглаживает сетевые пульсации, С3 – устраняет ВЧ-помехи. Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона и тока нагрузки.

Четвертая схема:

Стабилитроны VD3 и VD4 – выполняют предварительное ограничение напряжения и должны быть повышенной мощности (1-3 ватта).

Пятая схема:

Двухполупериодный выпрямитель с диодным мостом VD1 и светодиодной индикацией включения. Резистор R3 определяет ток в нагрузке. Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона и тока нагрузки.

Шестая схема:

Двухполярный источник питания Для полной симметрии схемы необходим одинаковый ток нагрузки по цепям +5 вольт и -5 вольт.

Седьмая схема:

Разделение выходного напряжения на две отдельные ветви для исключения взаимных помех. Подойдет для питания микроконтроллера или управления тиристором. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение на уровне 5,6 вольт, диоды VD2 и VD3 снижают его до +4,8 … +5 вольт.

Восьмая схема:

Получение двух напряжений от источника питания. Суммарный ток нагрузки состоит из токов двух каналов. При значительных колебаниях тока нагрузки стабилизатор следует выбирать повышенной мощности.

Девятая схема:

Вместо одного, применяются два балластных конденсатора, что позволяет выбирать их с меньшим рабочим напряжением.

Ну а напоследок, все-таки приведу одну схему импульсного бестрансформаторного преобразователя напряжения:

Типовая схема включения импульсного AC/DC преобразователя напряжения на специализированной микросхеме фирмы ROHM.

radio-stv.ru

Схема

Импульсный БП состоит из следующих функциональных блоков:

фильтр. Не пропускает помехи из сети и обратно (генерируются самим БП);
выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Обычный диодный мост, дает на выходе почти ровное (с низким коэффициентом пульсаций) постоянное напряжение, равное действующему значению переменного селевого напряжения — 311 В;
инвертор. Состоит из быстро переключающихся силовых ключевых транзисторов и управляющей ими микросхемы. На выходе дает прямоугольный переменный ток. Процесс преобразования в инверторе называют широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), а микросхему — ШИМ-контроллером. В рабочем режиме реализована обратная связь, потому в зависимости от мощности подключенной к БП загрузки, контроллер регулирует продолжительность открытия транзисторов, то есть ширину импульсов. Также благодаря обратной связи, компенсируются скачки напряжения на входе и броски, обусловленные коммутацией мощных потребителей. Это обеспечивает высокое качество выходного напряжения;
импульсный высокочастотный трансформатор. Понижает напряжение до требуемых 12 или 24 В;
выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Преобразует высокочастотное переменное напряжение в постоянное.

Дроссель переменного тока

Основной элемент сетевого фильтра — дроссель. Его сопротивление (индуктивное) возрастает с увеличением частоты тока, потому высокочастотные помехи нейтрализуются, а ток частотой 50 Гц проходит свободно. Дроссель работает тем эффективнее, чем больше размеры магнитопровода, толщина проволоки и больше витков. Дополнительно установленные конденсаторы улучшают фильтрацию, закорачивая высокочастотные помехи и отводя их на «землю».

Также емкостные сопротивления не позволяют в/ч помехам, генерируемым БП, поступать в сеть. Высокочастотный трансформатор отличается от обычного материалом магнитопровода: используются ферриты или альсифер. Выпрямитель после трансформатора собирается на диодах Шоттки, отличающихся высоким быстродействием.

Существует два способа генерации высокочастотного переменного тока:

однотактная схема. Применяется в БП небольшой мощности — до 50 Вт (зарядки телефонов, планшетов и т.п.). Конструкция простая, но у нее велика амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора (защищается резисторами и конденсаторами);
двухтактная схема. Сложнее в устройстве, но выигрывает в экономичности (выше КПД). Двухтактная схема делится на три разновидности:
1. двухполупериодная. Самый простой вариант;
двухполярная. Отличается от предыдущей присутствием 2-х дополнительных диодов и сглаживающего конденсатора. Реализован обратноходовый принцип работы. Такие схемы широко применяются в усилителях мощности. Важная особенность: продлевается срок службы конденсаторов за счет того, что через них протекают меньшие токи;
прямоходовая. Используется в БП большой мощности (В ПК и т.п. устройствах). Выделяется наличием габаритного дросселя, накапливающего энергию импульсов ШИМ (направляются на него через два диода, обеспечивающих одинаковую полярность).

2-тактные БП отличаются схемой силового каскада, есть три модификации:

полумостовая: чувствительна к перегрузкам, потому требуется сложная защита;
мостовая: более экономична, но сложна в наладке;
пушпульная. Наиболее экономична и потому весьма востребована, особенно в мощных БП. Отличается присутствием среднего вывода у первичной и вторичной обмоток трансформатора. В течение периода работает то одна, то другая полуобмотка, подключаемая соответствующим ключевым транзистором.

Стабилизации выходного напряжения добиваются следующими способами:

применением дополнительной обмотки на трансформаторе. Это самый простой способ, но и наименее действенный. Снимаемое с нее напряжение корректирует сигнал на первичной обмотке;
применением оптопары. Это более эффективный способ. Основные элементы оптопары — светодиод и фототранзистор. Схема устроена так, что протекающий через светодиод ток пропорционален выходному напряжению. Свечение диода управляет работой фототранзистора, подающего сигналы ШИМ-контроллеру.

Таким образом, в данной методике контролируется непосредственно напряжение на вторичной обмотке, при этом отсутствует гальваническая связь с генератором ключевого каскада.

При подключении последовательно с оптопарой стабилитрона качество стабилизации становится еще выше.

Радиолюбитель

Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“.

Первая схема:

Вторая схема:

Третья схема:

Четвертая схема:

Пятая схема:

Шестая схема:

Седьмая схема:

Восьмая схема:

Девятая схема:

Ну а напоследок, все-таки приведу одну схему импульсного бестрансформаторного преобразователя напряжения:

Подключение к светодиодной ленте

При подключении необходимо решить 3 проблемы: определить полярность, подобрать сечение проводки и выбрать схему.

Полярность подключения

На любом блоке питания 12 В имеются клеммы, обозначенные как «+» и «-». Если клеммы заменены проводами, то они имеют разную расцветку для плюса и минуса. Чаще всего плюсовой провод красный, минусовой – черный или синий. Так же обозначаются провода на светодиодной ленте. При подключении нужно плюс соединить с плюсом, минус – с минусом.

Выбор сечения провода

Особенность светодиодов – низкое напряжение при сравнительно высокой мощности. По этой причине ток большой. Например, лампе накаливания 70 Вт требуется ток 300 мА, светодиодной ленте с такой же мощностью – 7 А.

ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Лабораторный блок питания ни что иное как высококачественный универсальный источник питания с нормированными и термостабильными характеристиками. Эти устройства имеются на любом предприятии, которое занимается разработкой, изготовлением или ремонтом и/или ремонтом радиоэлектронной аппаратуры.

Используют их во время проверки и/или калибровки различных приборов. Кроме того они необходимы в тех случаях, когда нужно с высокой точностью подать питающее напряжение и ток на радиотехническое устройство.

Как правило, лабораторные блоки питания оснащаются всевозможными устройствами защиты (перегрузка, защита от короткого замыкания и пр.) и органами регулировки выходных параметров (напряжение и ток).

Лабораторные блоки оснащают также специальными входами для подачи модулирующих сигналов, что позволяет пользователю формировать выходное напряжение и ток произвольной формы.

Серийно выпускаемые лабораторные источники питания могут быть как линейными, так и импульсными.

Линейные.

Линейные лабораторные БП строятся на базе больших низкочастотных трансформаторов, которые понижают сетевое напряжение ~220 В частотой 50 Гц до определенного значения. Частота переменного тока при этом остается без изменений. Затем синусоидальное напряжение выпрямляется, сглаживается емкостными фильтрами и доводится до заданного значения линейным полупроводниковым стабилизатором.

Приборы, работающие по такому принципу обеспечивают требуемое значение выходного напряжения с высокой точностью. Оно отличается стабильностью и отсутствием пульсаций. Однако они имеют ряд недостатков:

большие габаритные размеры и вес, который может быть больше 20 кг. Из-за этого мощность на нагрузке у таких БП редко превышает 200 Вт.;
низкий КПД (не более 60%), что обусловлено принципом работы линейного стабилизатора, где все избыточное напряжение преобразуется в тепло;
наличие высокочастотных помех, проникающих из сети ~220 в, 50 Гц., для устранения которых необходим сетевой фильтр;
относительно небольшое время наработки на отказ, вызванное старением электролитических конденсаторов.

Импульсные.

В основу работы импульсных лабораторных блоков питания положен принцип заряда сглаживающих конденсаторов импульсным током. Он образуется в момент подключения/отключения индуктивного элемента. Переключение происходит под действием специально оптимизированных транзисторов, а выходное напряжение регулируется путем изменения глубины широтно импульсной модуляции (ШИМ).

Основные преимущества импульсных лабораторных источников обеспечиваются за счет:

плавного изменения глубины ШИМ, что в свою очередь, позволяет закачивать в сглаживающие конденсаторы такое количество энергии, которое соизмеримо с энергопотреблением нагрузки БП. При этом КПД блока питания может достигать 90 и более процентов;
высокочастотной составляющей, которая дает возможность использования сглаживающих конденсаторов значительно небольшой емкости.

За счет этого габаритные размеры корпуса невелики. Кроме того, за счет более высокого КПД значительно уменьшается выделение тепла и улучшается температурный режим работы источника питания.

Существенным недостатком импульсных лабораторных блоков, несколько ограничивающих их применение являются:

высокочастотные пульсации на выходе, которые достаточно тяжело отфильтровать;
радиочастотные наводки и их гармоники, вызванные периодическими токовыми импульсами.

При работе с радиочастотными схемами импульсные блоки питания необходимо располагать на максимальном расстоянии от них или использовать трансформаторные схемотехнические решения.

Основным техническим параметром лабораторных источников электро энергии является мощность. Здесь существует такое подразделение:

стандартные, мощностью до 700 Вт. Их максимальный вес не превышает 15 кг.;
большой мощности.

Стандартные исполнения могут быть как трансформаторными, так и импульсными. Предназначены они для работы с напряжениями в диапазоне от 15 до 150 В. При этом максимальный ток ограничивается величиной порядка 25 А. Как правило, они имеют от одного до трех каналов, из которых два являются регулируемыми.

Сетевой источник питания с гасящим конденсатором