Использование конденсатора в качестве сопротивления
Маломощные зарядные устройства для герметизированных малогабаритных аккумуляторов, блоки питания для светодиодных ламп, блоки питания для низковольтных слаботочных устройств обычно подключают к первичной сети переменного тока 220 вольт через понижающие трансформаторы или добавочные резисторы. При этом на гасящем резисторе выделяется большая бесполезная мощность в виде тепла, а трансформаторы имеют большие габариты и вес.
Можно конечно применить малогабаритные трансформаторы, но из-за применения в них очень тонких обмоточных проводов, резко уменьшается надежность таких блоков питания. Известно, что конденсатор, установленный в цепи переменного тока, обладает реактивным сопротивлением, которое зависит от частоты переменного тока, протекающего через его обкладки. Использование конденсаторов позволяет гасить излишнее напряжение, при этом мощность на реактивном сопротивлении не выделяется и это является большим преимуществом конденсатора перед резистором. Один из методов расчета гасящего конденсатора я уже приводил ранее, теперь хочу предложить еще один, с использованием номограммы. Так как полное сопротивление Z цепи, составленной из последовательно включенных нагрузки с активным сопротивлением Rн и гасящего конденсатора с реактивным сопротивлением Хс равно
то прямой расчет емкости гасящего конденсатора довольно сложен.
Поэтому проще воспользоваться номограммой. На ней по оси абсцисс отложены величины сопротивлений нагрузки Rн в килоомах, а по оси ординат отложены величины емкостей гасящих конденсаторов в микрофарадах. По оси, проведенной под углом сорок пять градусов – полные сопротивления Z цепи в килоомах. Чтобы воспользоваться номограммой, надо определить сопротивление нагрузки — Rн. Rн = I2•R = U2/R и полное сопротивление цепи Z. Пример. Мостовой выпрямитель с выходным напряжением 12 вольт и током нагрузки 120 мА необходимо питать от сети переменного тока 220 вольт. Надо найти емкость гасящего конденсатора, подключенного последовательно выпрямительному диодному мосту. Для начала нам необходимо определить сопротивление нагрузки. Rн = U/I = 12 В / 0,12 А = 100 Ом. Теперь определяем полное сопротивление цепи в сети переменного тока 220 вольт. Z = 220 В/0,12 А = 1833 Ом. Далее определяем емкость гасящего конденсатора по номограмме. Для этого из точки на оси абсцисс, соответствующей сопротивлению 100 Ом восстановим перпендикуляр. Через точку, находящуюся на оси Z и соответствующей сопротивлению 1833 Ома, проводим дугу В с центром в точке 0, до пересечения с перпендикуляром А. Получаем точку С, которую проектируем на оси Y – ось емкости. Получаем необходимую емкость гасящего конденсатора, примерно 1,8 мкф. Все просто и удобно. Успехов. К.В.Ю. Используемая литература: журнал «Радио» № 7 за 1970 год. Автор статьи В. Шишков Скачать рисунок номограммы можно в формате sPlan здесь.
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
А. ПОГОРЕЛЬСКИЙ, пос. Пойковский Тюменской обл.
Описываемый блок питания собран из доступных элементов. Он почти не требует налаживания, работает в широком интервале подводимого переменного напряжения, снабжен защитой от перегрузки по току.
Предлагаемый блок питания позволяет получать выходное стабилизированное напряжение от 1 В почти до значения выпрямленного напряжения с вторичной обмотки трансформатора (см. схему). На транзисторе VT1 собран узел сравнения: с движка переменного резистора R3 на базу подается часть образцового напряжения (задается источником образцового напряжения VD5VD6HL1 R1), а на эмиттер — выходное напряжение с делителя R14R15. Сигнал рассогласования поступает на усилитель тока, выполненный на транзисторе VT2, который управляет регулирующим транзистором VT4.
При замыкании на выходе блока питания или чрезмерном токе нагрузки увеличивается падение напряжения на резисторе R8. Транзистор VT3 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора VT2, ограничивая тем самым ток нагрузки. Светодиод HL2 сигнализирует о включении защиты от перегрузки потоку.
В случае замыкания включение режима ограничения тока происходит не мгновенно. Дроссель L1 препятствует быстрому нарастанию тока через транзистор VT4, а диод VD7 уменьшает бросок напряжения при случайном отключении нагрузки от блока питания.
Для регулирования тока срабатывания защиты в разрыв цепи между резисторами R7 и R9 необходимо включить переменный резистор сопротивлением 250 Ом, а его движок подключить к базе транзистора VT3. Значение тока можно регулировать в пределах от 400 мА до 1,9 А.
В источнике питания применим любой трансформатор с напряжением на вторичной обмотке от 9 до 40 В. Однако при малом значении напряжения сопротивление резисторов R1, R2, R9, R13-R15 следует уменьшить примерно в два раза и подобрать стабилитроны VD5, VD6 так, чтобы напряжение на резисторе R1 было примерно равно половине напряжения на конденсаторе C2.
Дроссель L1 содержит 120 витков провода ПЭЛ 0,6 мм, намотанных на оправке диаметром 8 мм. Транзистор КT209M (VT1) заменим на КT502 с любым буквенным индексом, КТ208(Ж— М), КТ209(Ж—М), КT3107(A, Б). Вместо транзистора КТ815Г (VT2) можно применить любой серии КГ817 или другой аналогичной структуры с допустимым напряжением коллектор—эмиттер не менее напряжения питания. Транзистор VT4 — КT803A, КТ808А, КT809A, серий КТ812, КТ819, КT828, КT829 или любой мощный с допустимым током коллектора не менее 5 А и допустимым напряжением коллектор—эмиттер больше напряжения питания. Транзисторы VT2 и VТ4 необходимо разместить на теплоотводах. Диоды VD1 —VD4 — любые выпрямительные с допустимым прямым током больше 5 А и обратным напряжением не менее напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Светодиоды можно применить любого типа.
От редакции. Узел ограничения тока. лучше видоизменить. Для этого следует исключить резистор R7, а резистор R8 поставить переменный. Его сопротивление выбирает таким, чтобы при минимальном токе ограничения падение напряжения на нем составляло около 0,6В, Рабочий ток резистора должен быть не менее максимального тока ограничения Imax, поэтому его мощность Р следует определить по формуле:
P=I2max*R8.
Например, для интервала тока ограничения 0,2…2 А сопротивление переменного резистора должно быть 3 Ом, а мощность — 12 Вт,
РАДИО № 10, 1998 г, с. 71.
