Сетевой выпрямитель с умножением

тока

В маломощных блоках питания часто используется бестрансформаторная схема с гасящим конденсатором. Такая схема при увеличении мощности блока питания приводит к резкому увеличению потребляемого от сети тока. В трансформаторных же блоках питания потребляемый нагрузкой ток и ток в сети связаны коэффициентом трансформации.

Для уменьшения тока в бестрансформаторных источниках применяются сетевые выпрямители с умножением тока, которые описаны в [1-3]. На рис.1 представлен сетевой выпрямитель с умножением тока, выполненный на современной элементной базе.

-

В первоначальный момент конденсаторы С 1.. .С 16 разряжены. В первую половину отрицательной полуволны сетевого напряжения на клемме А происходит их заряд через цепочку диодов VD 1, VD 4, VD 7, VD 10...VD 46. Все конденсаторы соединены последовательно, и эта цепочка заряжается до амплитудного значения сетевого напряжения. Емкости конденсаторов одинаковые, поэтому напряжение на каждом из конденсаторов в-16 раз меньше амплитудного значения, а эквивалентная емкость, подключенная к сети, также в 16 раз меньше емкости одного конденсатора. Диоды VD 2, VD 3, VD 5, VD 6.. .VD 47 в это время закрыты.

-

Во второй половине отрицательной полуволны диоды VD 1, VD 4, VD 7, VD 10...VD 46 закрываются, поскольку сетевое напряжение уменьшается, а конденсаторы заряжены до амплитудного значения, т.е. напряжение на них будет больше. При положительной полуволне сетевого напряжения закрывается диод VD 1, и устройство отключается от сети.

В этот момент, если открыть транзисторы VT 1 и VT 2, низковольтная нагрузка Rн подключится к выходу выпрямителя. Диоды VD 2, VD 3, VD 5, VD 6.. .VD 47 откроются, и заряженные конденсаторы С 1.. .С 16 подключатся к нагрузке параллельно. Это позволяет получить от выпрямителя среднее значение тока разрядки в 16 раз больше, чем ток зарядки.

-

Таким образом, выпрямитель позволяет получить низковольтное выходное напряжение при одновременном увеличении выходного тока.

Итак, в первой половине отрицательной полуволны сетевого напряжения происходит заряд конденсаторов, а во время положительной полуволны — отдача накопленной энергии. Величина пульсаций (частотой 50 Гц) выходного напряжения этого выпрямителя значительна, следовательно, на выходе необходим фильтрующий конденсатор большой емкости.

Устройство управления ключами (полевыми транзисторами) VT 1, VT 2

работает следующим образом. Учтем, что защитные диоды в составе транзисторов включены катодами к стоку. Этот ключ очень хорошо работает на переменном токе, так как имеет низкое проходное сопротивление (доли ома) и гальваническую развязку силовой цепи от цепи управления.

-

В данном устройстве ключ используется из-за необходимости присоединения одного вывода нагрузки к нейтральному выводу сети. На микросхеме DA 1 выполнен инвертирующий триггер Шмитта.

В исходном состоянии каналы полевых транзисторов закрыты (нет питания). Во время отрицательной полуволны сетевого напряжения относительно клеммы А на клемме N — положительный потенциал. Ток с нее проходит через резистор R 4, стабилитрон VD 51, защитный диод полевого транзистора VT 1, диоды VD 2 и VD 1 на клемму А. На стабилитроне VD51 возникает падение напряжения (12 В). Через диод VD 50 заряжается конденсатор С 17, и микросхема DA 1 получает питание. В это время через светодиод оптрона VU 1 ток не протекает, соответственно, его фоторезистор закрыт, на выводах 2 и 6 DA 1 — высокий уровень, а на выходе (выводе 3)—низкий. Транзисторы VT 1, VT 2 закрыты, и нагрузка обесточена.

При положительной полуволне сетевого напряжения зажигается светодиод оптрона VU 1, и открывается его

Схемы источники питания

Сетевой выпрямитель с умножением тока

фототранзистор. Это происходит с задержкой — тогда, когда напряжение на цепочке светодиод VU 1-VD 49 достигает ее порога открывания, т.е. величины 1,6+3,9=5,5 (В). Этого времени достаточно для устранения переходных процессов в схеме. На выводах 2, 6 DA 1 устанавливается низкий уровень, а на выходе 3 — высокий, открывающий полевые транзисторы VT 1, VT 2, и нагрузка, как было сказано выше, получает питание.

-

При активной нагрузке стабилитрон VD 49 можно убрать. Для индуктивной нагрузки между стоками транзисторов VT 1, VT 2 необходимо установить диод (1.5КЕ400СА), защищающий их от всплесков напряжения, возникающих на индуктивной нагрузке при ее коммутации. Устройство собрано на 2-х печатных платах. На первой (рис.2) размещены детали умножителя, на второй (рис.3) — управляющего ключа.

-

Транзисторы VT 1, VT 2 должны быть высоковольтными, т.к. в закрытом состоянии на них присутствует амплитудное значение сетевого напряжения. Транзисторы типа IRF840 имеют максимальное напряжение сток-исток 500 В и допустимый ток 8 А. Если необходим больший ток, то лучше использовать транзисторы IRFP37N50A, которые характеризуются UMaKC=500 В, Iси=37 A, UHac=1,7 В.

-

Испытания опытного образца устройства показали, что при сетевом напряжении 220 В напряжение на выходе составило 18,5 В при токе нагрузке 10 А. У радиолюбителей часто имеются трансформаторы от ламповых телевизоров, которые имеют обмотки для питания анодных цепей (43,5 В, 59,5 В). С помощью данного устройства можно получить необходимое низкое напряжение (с очень большим током), не перематывая трансформатор.

-

В.КАЛАШНИК, г.Воронеж.

-

Литература

1. Браспавский л. Преобразователь переменного напряжения в постоянное с двумя выходными напряжениями разного уровня. АС 797022. Бюллетень Открытия, изобретения..., 1981, 2.

2.  Богданович М., Поляков А. Преобразователь переменного тока в постоянный с понижением напряжения. АС №1182613. Бюллетень Открытия, изобретения..., 1985, 36.

3.  Конденсаторный преобразоватепь напряжения с умножением тока. Радио, 1999, 1, С.42.

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема сетевой выпрямитель с умножением тока

Источник: Журнал Радиомир № 9 за 2013

Сетевой выпрямитель с умножением тока

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

Источник: Журнал Радиомир № 9 за 2013
Сетевой выпрямитель с умножением тока
Схема сетевой выпрямитель с умножением тока
Схема сетевой выпрямитель с умножением тока
Схема сетевой выпрямитель с умножением тока