интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Бестрансформаторное электропитание.Конденсатор вместо резистора. Увеличить напряжение с помощью конденсаторов


Бестрансформаторное электропитание.Конденсатор вместо резистора | Meanders.ru

В радиолюбительской практике, да и в промышленной аппаратуре источником электрического тока обычно являются гальванические элементы, аккумуляторы, или промышленная сеть 220 вольт. Если радиоприбор переносной (мобильный), то использование батарей питания себя оправдывает такой необходимостью. Но если радиоприбор используется стационарно, имеет большой ток потребления, эксплуатируется в условиях наличия бытовой электрической сети, то питание его от батарей практически и экономически не выгодно. Для питания различных устройств низковольтным напряжением от бытовой сети 220 вольт существуют различные виды и типы преобразователей напряжения бытовой сети 220 вольт в пониженное. Как правило, это схемы трансформаторного преобразования.

Схемы трансформаторного питания строятся по двум вариантам

 

1. «Трансформатор – выпрямитель — стабилизатор» — классическая схема питания, обладающая простотой построения, но большими габаритными размерами;

2. «Выпрямитель — импульсный генератор – трансформатор – выпрямитель – стабилизатор» — схема импульсного источника питания, обладающая малыми габаритными размерами, но имеющая более сложную схему построения.

Самое главное достоинство указанных схем питания – наличие гальванической развязки первичной и вторичной цепи питания. Это снижает опасность поражения человека электрическим током, и предотвращает выход аппаратуры из строя по причине возможного замыкания токоведущих частей устройства на «ноль». Но иногда, возникает потребность в простой, малогабаритной схеме питания, в которой наличие гальванической развязки не важно. И тогда мы можем собрать простую конденсаторную схему питания. Принцип её работы заключается в «поглощении лишнего напряжения» на конденсаторе. Для того, чтобы разобраться в том, как это поглощение происходит, рассмотрим работу простейшего делителя напряжения на резисторах.

Делитель напряжения состоит из двух резисторов R1 и R2. Резистор R1 – ограничительный, или по другому называется добавочный. Резистор R2 – нагрузочный (Rн), он же является внутренним сопротивлением нагрузки.

Предположим, что нам необходимо из напряжения 220 вольт получить напряжение 12 вольт. Указанные U2 = 12 вольт должны падать на сопротивлении нагрузки R2. Это означает, что остальное напряжение U1 = 220 – 12 = 208 вольт должно падать на сопротивлении R1.

Допустим, что в качестве сопротивления нагрузки мы используем обмотку электромагнитного реле, а активное сопротивление обмотки реле R2 = 80 Ом. Тогда по закону Ома, ток, протекающий через обмотку реле, будет равен: Iцепи = U2/R2 = 12/80 = 0,15 ампер. Указанный ток должен течь и через резистор R1. Зная, что на этом резисторе должно падать напряжение U1 = 208 вольт, по закону Ома определяем его сопротивление:

R1 = UR1 / Iцепи = 208/0,15 = 1 387 Ом.

Определим мощность резистора R1: Р = UR1 * Iцепи = 208 * 0,15 = 31,2 Вт.

Для того, чтобы этот резистор не грелся от рассеиваемой на нём мощности, реальное значение его мощности необходимо увеличить в раза два, это приблизительно составит 60 Вт. Размеры такого резистора довольно внушительны. И вот здесь нам пригодится конденсатор!

Мы знаем, что любой конденсатор в цепи переменного тока обладает таким параметром, как «реактивное сопротивление» — сопротивление радиоэлемента изменяющееся в зависимости от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:

где п – число ПИ = 3,14, f – частота (Гц), С – ёмкость конденсатора (фарад).

Заменив резистор R1 на бумажный конденсатор С, мы «забудем» что такое резистор внушительных размеров.

Реактивное сопротивление конденсатора С должно приблизительно равняться ранее рассчитанному значению R1 = Хс = 1 387 Ом.

Преобразовав формулу заменив местами величины С и Хс, мы определим значение ёмкости конденсатора:

С1 = 1 / (2*3,14*50*1387) = 2,3*10-6 Ф = 2,3 мкФ

Это может быть несколько конденсаторов с требуемой общей ёмкостью, включенных параллельно, или последовательно.

Схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Но изображённая схема работать будет, но не так как мы планировали! Заменив массивный резистор R1 на один, или два малогабаритных конденсатора, мы выиграли в размерах, но не учли одно — конденсатор должен работать в цепи переменного тока, а обмотка реле – в цепи постоянного тока. На выходе нашего делителя переменное напряжение, и его необходимо преобразовать в постоянное. Это достигается вводом в схему диодного выпрямителя разделяющего входную и выходную цепь, а так же элементов сглаживающих пульсацию переменного напряжения в выходной цепи.

Окончательно, схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Конденсатор С2 — сглаживающий пульсации. Для исключения опасности поражения электрическим током от накопленного напряжения в конденсаторе С1, в схему введен резистор R1, который шунтирует конденсатор своим сопротивлением. При работе схемы он своим большим сопротивлением не мешает, а после отключения схемы от сети, в течение времени, определяемого секундами, через резистор R1 происходит разряд конденсатора. Время разряда определяется обыкновенной формулой:

Для того, чтобы следующий раз не делать все вышеперечисленные расчёты, выведем окончательную формулу расчёта ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного (конденсаторного) питания. При известных значениях входного и выходного напряжения, а также сопротивления R2 (оно же — сопротивление нагрузки Rн), значение сопротивления R1 находится в соответствии с пунктом 3 статьи «Делитель напряжения«:

Объединив две формулы, находим конечную формулу расчета ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного питания:

где Rн – сопротивление нагрузки, в нашем случае это – сопротивление обмотки реле Р1.

Учитывая, что при работе в переменном напряжении в конденсаторе происходят перезарядные процессы, а также сдвиг фазы тока по отношению к фазе напряжения, необходимо брать конденсатор на напряжение в 1,5…2 раза больше того напряжения, которое подаётся в цепь питания. При сети 220 вольт, конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 400 вольт.

По указанной выше формуле можно рассчитать значение ёмкости схемы бестрансформаторного питания для любого устройства, работающего в режиме постоянной нагрузки. Для работы в условиях переменной нагрузки, меняется также ток и напряжение выходной цепи. Для стабилизации выходного напряжения обычно применяют стабилитроны, или эквивалентные транзисторные схемы, ограничивающие выходное напряжение на необходимом уровне. Одна из таких схем показана на рисунке ниже.

Вся схема включена в сеть 220 вольт постоянно, а реле Р1 включается в цепь и выключается с помощью выключателя S1. В качестве выключателя может быть и полупроводниковый прибор, например транзистор. Транзисторный каскад VT1 включен параллельно нагрузке, он исключает увеличение напряжения во вторичной цепи. Когда нагрузка отключена, ток течёт через транзисторный каскад. Если бы этого каскада не было, то при отключении S1 и отсутствии другой нагрузки, на выводах конденсатора С2 напряжение могло бы достигнуть максимального сетевого – 315 вольт.

Стоит отметить, что при расчёте схем автоматики с реле, необходимо учитывать, что напряжение срабатывания реле, как правило, равно его номинальному (паспортному) значению, а напряжение удержания реле во включенном состоянии приблизительно в 1,5 раза меньше номинального. Поэтому, рассчитывая схему, изображённую выше, оптимально вест

meanders.ru

Home

'RU'

  • Home
  • Trends
  • LIVE
  • Home
  • Trends
  • Live TV

Categories

  • Film & AnimationFilm & Animation
  • Autos & VehiclesAutos & Vehicles
  • MusicMusic
  • Pets & AnimalsPets & Animals
  • SportsSports
  • Travel & EventsTravel & Events
  • GamingGaming
  • ComedyComedy
  • EntertainmentEntertainment
  • Howto & StyleHowto & Style
  • Science & TechnologyScience & Technology

 

 

 

 

 

Джастин Бибер - СТАЛА ДЕВУШКОЙ!10:35Джастин Бибер - СТАЛА ДЕВУШКОЙ! BROCKHAMPTONДжастин Бибер - СТАЛА ДЕВУШКОЙ!Теперь я Знаю

Views 9795191 day ago

Великое переселение Жнецов в новый формикарий! В Инкубаторе пополнение! alex boyko10:01Великое переселение Жнецов в новый формикарий! В Инкубаторе пополнение! alex boyko BROCKHAMPTONВеликое переселение Жнецов в новый формикарий! В Инкубаторе пополнение! alex boykoAlex Boyko

Views 81819918 hours ago

БЕЗДОМНЫЕ ОТВЕЧАЮТ на ШКОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ за ДЕНЬГИ15:48БЕЗДОМНЫЕ ОТВЕЧАЮТ на ШКОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ за ДЕНЬГИ BROCKHAMPTONБЕЗДОМНЫЕ ОТВЕЧАЮТ на ШКОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ за ДЕНЬГИABRACADABRA TV

Views 5095241 day ago

КОРОЧЕ ГОВОРЯ, 40 ТЫСЯЧ ЛАЙКОВ [От первого лица] | КОГДА НОВОЕ ВИДЕО ИККЕРО02:53КОРОЧЕ ГОВОРЯ, 40 ТЫСЯЧ ЛАЙКОВ [От первого лица] | КОГДА НОВОЕ ВИДЕО ИККЕРО BROCKHAMPTONКОРОЧЕ ГОВОРЯ, 40 ТЫСЯЧ ЛАЙКОВ [От первого лица] | КОГДА НОВОЕ ВИДЕО ИККЕРОИККЕРО

Views 4418351 day ago

Неужели Доктор Стрендж возвращался в прошлое в Войне Бесконечности | Мстители Теория12:18Неужели Доктор Стрендж возвращался в прошлое в Войне Бесконечности | Мстители Теория BROCKHAMPTONНеужели Доктор Стрендж возвращался в прошлое в Войне Бесконечности | Мстители ТеорияCut The Crap

Views 4912301 day ago

Севилья - Барселона - 1:2. Обзор матча за Суперкубок Испании13:40Севилья - Барселона - 1:2. Обзор матча за Суперкубок Испании BROCKHAMPTONСевилья - Барселона - 1:2. Обзор матча за Суперкубок ИспанииМатч ТВ

Views 2425691 day ago

КАК УСНУТЬ ЗА 1 МИНУТУ05:21КАК УСНУТЬ ЗА 1 МИНУТУ BROCKHAMPTONКАК УСНУТЬ ЗА 1 МИНУТУYouFact

Views 3335391 day ago

VERSUS GAZ: Грязный Рамирес VS Mufasah (BPM)16:01VERSUS GAZ: Грязный Рамирес VS Mufasah (BPM) BROCKHAMPTONVERSUS GAZ: Грязный Рамирес VS Mufasah (BPM)versusbattleru

Views 9796761 day ago

Хуже чем АВТОХЛАМ! Купил автомобиль не проверяя и попал!17:37Хуже чем АВТОХЛАМ! Купил автомобиль не проверяя и попал! BROCKHAMPTONХуже чем АВТОХЛАМ! Купил автомобиль не проверяя и попал!Максим Шелков

Views 5809921 day ago

ХУДШИЙ ПЕВЕЦ РОССИИ21:44ХУДШИЙ ПЕВЕЦ РОССИИ BROCKHAMPTONХУДШИЙ ПЕВЕЦ РОССИИDaiFiveTop

Views 4619631 day ago

Воскресный вечер с Владимиром Соловьевым от 12.08.182:18:44Воскресный вечер с Владимиром Соловьевым от 12.08.18 BROCKHAMPTONВоскресный вечер с Владимиром Соловьевым от 12.08.18Вечер с Владимиром Соловьевым

Views 1866931 day ago

Невероятные истории, часть 7 03:33Невероятные истории, часть 7 BROCKHAMPTONНевероятные истории, часть 7 "Иррациональный страх"Alex Crish's Junkyard

Views 6081718 hours ago

КАК СДЕЛАТЬ БАГГИ из PUBG Своими руками. Первый выезд. Часть 9.10:35КАК СДЕЛАТЬ БАГГИ из PUBG Своими руками. Первый выезд. Часть 9. BROCKHAMPTONКАК СДЕЛАТЬ БАГГИ из PUBG Своими руками. Первый выезд. Часть 9.GoryashchiyeKlyuchi

Views 4681391 day ago

♡🎧 ASMR стрим ✨(АСМР мурашки для ваших ушек) ♥3:26:15♡🎧 ASMR стрим ✨(АСМР мурашки для ваших ушек) ♥ BROCKHAMPTON♡🎧 ASMR стрим ✨(АСМР мурашки для ваших ушек) ♥ASMR KittyKlaw

Views 1729521 day ago

МОМО — До Того Как Стал Известен!08:33МОМО — До Того Как Стал Известен! BROCKHAMPTONМОМО — До Того Как Стал Известен!telblog.net

Views 6397401 day ago

БАССЕЙН С СОЛЬЮ В КОТОРОМ НЕВОЗМОЖНО УТОНУТЬ11:22БАССЕЙН С СОЛЬЮ В КОТОРОМ НЕВОЗМОЖНО УТОНУТЬ BROCKHAMPTONБАССЕЙН С СОЛЬЮ В КОТОРОМ НЕВОЗМОЖНО УТОНУТЬIt's Mamix

Views 38043582 days ago

ТРЕК И КЛИП ЗА 5 ЧАСОВ (feat. DK)19:31ТРЕК И КЛИП ЗА 5 ЧАСОВ (feat. DK) BROCKHAMPTONТРЕК И КЛИП ЗА 5 ЧАСОВ (feat. DK)CMH

Views 9499852 days ago

А4 - БАТЯ (ПРЕМЬЕРА КЛИПА)04:05А4 - БАТЯ (ПРЕМЬЕРА КЛИПА) BROCKHAMPTONА4 - БАТЯ (ПРЕМЬЕРА КЛИПА)A4

Views 6164701 day ago

Неудачная пластическая операция - Подборка СМЕШНЫХ ПРИКОЛОВ - АВГУСТ 2018 - На Троих ЛУЧШЕЕ26:15Неудачная пластическая операция - Подборка СМЕШНЫХ ПРИКОЛОВ - АВГУСТ 2018 - На Троих ЛУЧШЕЕ BROCKHAMPTONНеудачная пластическая операция - Подборка СМЕШНЫХ ПРИКОЛОВ - АВГУСТ 2018 - На Троих ЛУЧШЕЕЮМОР ICTV - Официальный канал

Views 1157851 day ago

ТЕМНАЯ ИСТОРИЯ ПЕДОБИРА06:25ТЕМНАЯ ИСТОРИЯ ПЕДОБИРА BROCKHAMPTONТЕМНАЯ ИСТОРИЯ ПЕДОБИРАFoxneoCreation

Views 1031631 day ago

ОДРИ БУРЖУА УЗНАЕТ ЧТО ХЛОЯ - КВИН БИ?! РАЗБОР ТРЕЙЛЕРА СТАЙЛ КВИН | Теории Леди Баг и Супер-Кот05:03ОДРИ БУРЖУА УЗНАЕТ ЧТО ХЛОЯ - КВИН БИ?! РАЗБОР ТРЕЙЛЕРА СТАЙЛ КВИН | Теории Леди Баг и Супер-Кот BROCKHAMPTONОДРИ БУРЖУА УЗНАЕТ ЧТО ХЛОЯ - КВИН БИ?! РАЗБОР ТРЕЙЛЕРА СТАЙЛ КВИН | Теории Леди Баг и Супер-КотDazuki

Views 14930917 hours ago

ПРИЗРАК ДЕВУШКИ во ВЬЕСТЕ С КОПТЕРА ЯХТА ЭЛЛИ ДИ | Elli Di Online06:30ПРИЗРАК ДЕВУШКИ во ВЬЕСТЕ С КОПТЕРА ЯХТА ЭЛЛИ ДИ | Elli Di Online BROCKHAMPTONПРИЗРАК ДЕВУШКИ во ВЬЕСТЕ С КОПТЕРА ЯХТА ЭЛЛИ ДИ | Elli Di OnlineElli Di Online

Views 17860617 hours ago

ШКОЛЬНИК ПОКРАСИЛ ЧУЖУЮ МАШИНУ. ОТОМСТИЛ ДЕВУШКЕ. ПРАНК10:23ШКОЛЬНИК ПОКРАСИЛ ЧУЖУЮ МАШИНУ. ОТОМСТИЛ ДЕВУШКЕ. ПРАНК BROCKHAMPTONШКОЛЬНИК ПОКРАСИЛ ЧУЖУЮ МАШИНУ. ОТОМСТИЛ ДЕВУШКЕ. ПРАНКМакс Ващенко

Views 2110421 day ago

Она отказалась сидеть рядом с чернокожим мужчиной. Капитан решил этот вопрос по-своему!02:01Она отказалась сидеть рядом с чернокожим мужчиной. Капитан решил этот вопрос по-своему! BROCKHAMPTONОна отказалась сидеть рядом с чернокожим мужчиной. Капитан решил этот вопрос по-своему!Про животных и не только!!!

Views 2507771 day ago

КАТАСОНОВ - СРОЧHO ЗАБИРАЙТE ДЕНЬГИ ИЗ БAHКОВ37:45КАТАСОНОВ - СРОЧHO ЗАБИРАЙТE ДЕНЬГИ ИЗ БAHКОВ BROCKHAMPTONКАТАСОНОВ - СРОЧHO ЗАБИРАЙТE ДЕНЬГИ ИЗ БAHКОВАналитика и Политика

Views 8970021 hours ago

КАК ДОБЫТЬ ЗОЛОТО ИЗ СТАРОГО КОМПЮТЕРА [ЭКСПЕРИМЕНТ]03:59КАК ДОБЫТЬ ЗОЛОТО ИЗ СТАРОГО КОМПЮТЕРА [ЭКСПЕРИМЕНТ] BROCKHAMPTONКАК ДОБЫТЬ ЗОЛОТО ИЗ СТАРОГО КОМПЮТЕРА [ЭКСПЕРИМЕНТ]SlivkiShow

Views 27658482 days ago

ЖАМШИД КЕНЖАЕВ КОТИЛЛАРИ.10:52ЖАМШИД КЕНЖАЕВ КОТИЛЛАРИ. BROCKHAMPTONЖАМШИД КЕНЖАЕВ КОТИЛЛАРИ.Искандар Македонский

Views 3398251 day ago

Приколы с котами и смешная озвучка животных от PSO – МАГИЯ и Приколы 201812:13Приколы с котами и смешная озвучка животных от PSO – МАГИЯ и Приколы 2018 BROCKHAMPTONПриколы с котами и смешная озвучка животных от PSO – МАГИЯ и Приколы 2018Приколы с озвучкой PSO

Views 7519323 hours ago

Атамбаев Өчтү/Чооң СЫР Ачылды/Садырды Атайын Камаганбы?Айтып берди😲😲😲04:34Атамбаев Өчтү/Чооң СЫР Ачылды/Садырды Атайын Камаганбы?Айтып берди😲😲😲 BROCKHAMPTONАтамбаев Өчтү/Чооң СЫР Ачылды/Садырды Атайын Камаганбы?Айтып берди😲😲😲TUMAN KG

Views 981741 day ago

КВН 2018 Премьер лига Третья 1/8 (11.08.2018) ИГРА ЦЕЛИКОМ Full HD1:13:51КВН 2018 Премьер лига Третья 1/8 (11.08.2018) ИГРА ЦЕЛИКОМ Full HD BROCKHAMPTONКВН 2018 Премьер лига Третья 1/8 (11.08.2018) ИГРА ЦЕЛИКОМ Full HDОфициальный канал КВН

Views 3247892 days ago

ТРЕНДЫ ВЕРХНЕЙ ОДЕЖДЫ ОСЕНЬ 2018!17:03ТРЕНДЫ ВЕРХНЕЙ ОДЕЖДЫ ОСЕНЬ 2018! BROCKHAMPTONТРЕНДЫ ВЕРХНЕЙ ОДЕЖДЫ ОСЕНЬ 2018!Margarita Muradova

Views 5882720 hours ago

Нажимайте на Эти Точки, и Увидите, Как Меняется Ваше Тело10:55Нажимайте на Эти Точки, и Увидите, Как Меняется Ваше Тело BROCKHAMPTONНажимайте на Эти Точки, и Увидите, Как Меняется Ваше ТелоAdMe.ru - Сайт о творчестве

Views 4788717 hours ago

Укpaинские князья и элита - за мажоров15:36Укpaинские князья и элита - за мажоров BROCKHAMPTONУкpaинские князья и элита - за мажоровАнатолий Шарий

Views 5032901 day ago

ВЫКИНУЛ СУМКУ И ТЕЛЕФОН АФИНКИ В МОРЕ! Эльфик пускает кораблик! Эльфик сбрендил!00:15ВЫКИНУЛ СУМКУ И ТЕЛЕФОН АФИНКИ В МОРЕ! Эльфик пускает кораблик! Эльфик сбрендил! BROCKHAMPTONВЫКИНУЛ СУМКУ И ТЕЛЕФОН АФИНКИ В МОРЕ! Эльфик пускает кораблик! Эльфик сбрендил!Эльфик

Views 1817671 day ago

ПЕРВЫЙ МАТЧ РОНАЛДУ ЗА ЮВЕНТУС | ГОЛЫ, ЛУЧШИЕ МОМЕНТЫ, ОБЗОР МАТЧА10:51ПЕРВЫЙ МАТЧ РОНАЛДУ ЗА ЮВЕНТУС | ГОЛЫ, ЛУЧШИЕ МОМЕНТЫ, ОБЗОР МАТЧА BROCKHAMPTONПЕРВЫЙ МАТЧ РОНАЛДУ ЗА ЮВЕНТУС | ГОЛЫ, ЛУЧШИЕ МОМЕНТЫ, ОБЗОР МАТЧАFUT INSAIDER

Views 2420541 day ago

Я купил самый дешёвый BENTLEY СONTINENTAL GT23:33Я купил самый дешёвый BENTLEY СONTINENTAL GT BROCKHAMPTONЯ купил самый дешёвый BENTLEY СONTINENTAL GTAcademeG

Views 19006872 days ago

Торт 03:41Торт BROCKHAMPTONТорт "Фирменный". Любимый и безумно вкусный, Ела бы и Ела!Калнина Наталья

Views 850211 day ago

Что делать, если скучно – 11 идей10:12Что делать, если скучно – 11 идей BROCKHAMPTONЧто делать, если скучно – 11 идейТрум Трум

Views 8894351 day ago

Показ готового изделия. Обзор пальто. Легкое пальто из купона с синими цветами.07:42Показ готового изделия. Обзор пальто. Легкое пальто из купона с синими цветами. BROCKHAMPTONПоказ готового изделия. Обзор пальто. Легкое пальто из купона с синими цветами.Модные Практики с Паукште Ириной Михайловной

Views 358941 day ago

Дом 2 новости 18 августа 2018 (18.08.2018) Раньше эфира05:58Дом 2 новости 18 августа 2018 (18.08.2018) Раньше эфира BROCKHAMPTONДом 2 новости 18 августа 2018 (18.08.2018) Раньше эфираНовости Проекта

Views 405731 day ago

Парикмахер увидела пятно на голове и застыла. Затем она спасла ей жизнь01:54Парикмахер увидела пятно на голове и застыла. Затем она спасла ей жизнь BROCKHAMPTONПарикмахер увидела пятно на голове и застыла. Затем она спасла ей жизньНаши пушистые друзья

Views 1055951 day ago

ПЕРВЫЕ НОВИНКИ ГАРДЕРОБА ДЛЯ ОСЕНИ 2018 | ОДЕЖДА, ОБУВЬ,ОЧКИ08:59ПЕРВЫЕ НОВИНКИ ГАРДЕРОБА ДЛЯ ОСЕНИ 2018 | ОДЕЖДА, ОБУВЬ,ОЧКИ BROCKHAMPTONПЕРВЫЕ НОВИНКИ ГАРДЕРОБА ДЛЯ ОСЕНИ 2018 | ОДЕЖДА, ОБУВЬ,ОЧКИMarina Limfina

Views 534881 day ago

ПЕНСИИ В РОССИИ МОГУТ БЫТЬ ОТМЕНЕНЫ ВООБЩЕ!!! НЕТ ДЕНЕГ В БЮДЖЕТЕ!!!06:25ПЕНСИИ В РОССИИ МОГУТ БЫТЬ ОТМЕНЕНЫ ВООБЩЕ!!! НЕТ ДЕНЕГ В БЮДЖЕТЕ!!! BROCKHAMPTONПЕНСИИ В РОССИИ МОГУТ БЫТЬ ОТМЕНЕНЫ ВООБЩЕ!!! НЕТ ДЕНЕГ В БЮДЖЕТЕ!!!БАРМАЛЕЙКА

Views 763361 day ago

Я ТОЧНО ЗНАЮ ЧТО БУДЕТ С ПУТИНЫМ И РОССИЕЙ 13.08.2018 Катасонов47:05Я ТОЧНО ЗНАЮ ЧТО БУДЕТ С ПУТИНЫМ И РОССИЕЙ 13.08.2018 Катасонов BROCKHAMPTONЯ ТОЧНО ЗНАЮ ЧТО БУДЕТ С ПУТИНЫМ И РОССИЕЙ 13.08.2018 КатасоновЗДРАВЫЕ МЫСЛИ

Views 4929621 hours ago

РЕАКЦИЯ МУРАВЬЕВ на МОРОЖЕНОЕ, НОВАЯ ФЕРМА и СУРИКАТ СЪЕЛ МОИХ МУРАВЬЕВ..?!07:56РЕАКЦИЯ МУРАВЬЕВ на МОРОЖЕНОЕ, НОВАЯ ФЕРМА и СУРИКАТ СЪЕЛ МОИХ МУРАВЬЕВ..?! BROCKHAMPTONРЕАКЦИЯ МУРАВЬЕВ на МОРОЖЕНОЕ, НОВАЯ ФЕРМА и СУРИКАТ СЪЕЛ МОИХ МУРАВЬЕВ..?!TimOn ChaveS

Views 3655342 days ago

MPAKOБECЫ 100 lvl11:46MPAKOБECЫ 100 lvl BROCKHAMPTONMPAKOБECЫ 100 lvlkamikadzedead

Views 2964481 day ago

ПРАНКИ НАД КОТАМИ! КОТ МАЛЫШ И КОШЕЧКА Что делать, если скучно - 3 идеи смешных пранков над друзьями10:17ПРАНКИ НАД КОТАМИ! КОТ МАЛЫШ И КОШЕЧКА Что делать, если скучно - 3 идеи смешных пранков над друзьями BROCKHAMPTONПРАНКИ НАД КОТАМИ! КОТ МАЛЫШ И КОШЕЧКА Что делать, если скучно - 3 идеи смешных пранков над друзьямиА ну-ка Давай-ка

Views 2441961 day ago

Правда наступает!!!Сильно выступили Рубят правду матку!!ВЛАСТЬ В РОССИ НЕ ДЛЯ НАРОДА!07:51Правда наступает!!!Сильно выступили Рубят правду матку!!ВЛАСТЬ В РОССИ НЕ ДЛЯ НАРОДА! BROCKHAMPTONПравда наступает!!!Сильно выступили Рубят правду матку!!ВЛАСТЬ В РОССИ НЕ ДЛЯ НАРОДА!ГЛАВНЫЕ НОВОСТИ

Views 635421 day ago

Rob Bliss
  • Copyright © 2007-2017

vevo.site

Умножитель напряжения | Электрик в доме

Автор: admin, 16 Июн 2013

umnozhitel-napryazheniya

Умножитель напряжения

 

Умножителем напряжения называют устройство преобразующее переменное напряжение или постоянное пульсирующее в более высокое постоянное напряжение.  Как правило умножитель увеличивает напряжение в такое число раз, которое соответствует количеству каскадов умножения. Рассмотрим как сделать своими руками самый простой и известный умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона, который был использован для ускорителей элементарных частиц для разработки атомной бомбы.

С помощью умножителя напряжения можно отказаться от тяжёлых и габаритных повышающих трансформаторов. Преимущество этой схемы в том, что на конденсаторах развивается всего лишь удвоенное амплитудное значение входного напряжения. Соответственно конденсаторы и диоды схемы могут быть рассчитаны на это напряжение.

Работа схемы

На схеме изображён универсальный умножитель с произвольным количеством каскадов. То есть берём число каскадов для создания необходимого нам напряжения. Примерно Uвых = n*Uвх.

При отрицательной полуволне Uвх заряжается конденсатор С1 до амплитудного значения Uвх через диод D1. При положительной полуволне заряжается конденсатор С2 через диод D2, но поскольку конденсатор С1 уже заряжен, то он будет выполнять роль дополнительного источника питания и поскольку он оказывается включённым последовательно с основным источником питания, то конденсатор С2 зарядится уже до удвоенного амплитудного значения напряжения Uвх.

Таким же образом работают и последующие ступени умножителя, снимается же выходное напряжение Uвых с последовательно соединённых конденсаторов с чётными (по схеме) номерами. Соответственно результирующее напряжение Uвых будет равно сумме напряжений на чётных конденсаторах.

Расчёт умножителя напряжения

Для расчёта умножителя нужно знать ток нагрузки (Iн), требуемое выходное напряжение (Uвых) и желаемый коэффициент пульсаций (Кп).

Минимальная ёмкость конденсаторов (в мкФ) рассчитывается по упрощённой формуле:

С(n) = 2,85*n*Iн/(Кп*Uвых), где

n—кратность умножения Uвх в В;Iн — ток нагрузки в мА;Кп — коэффициент пульсаций выходного напряжения в процентах;Uвыx—выходное напряжение в В.

Ёмкость первого конденсатора С1 нужно увеличить в 2-3 раза от расчётной ёмкости других конденсаторов, иначе полное напряжение на выходе схемы появится через несколько периодов входного напряжения. Если это не важно для работы нагрузки, то можно поставить конденсатор такой же ёмкости, как и остальные.

Для примера скажу, что коэффициент пульсаций считается отличным при значении 0,1% и меньше, хорошим при значении 1 — 3%. Если коэффициент не важен, то примите его равным 100.

Максимальный ток, протекающий через диоды будет равен удвоенному току нагрузки.

Также умножитель можно рассчитать более точно по следующей формуле:

Uвых = n* Uвх — (Iн*(n3 + 9*n2/4 + n/2 )/(12 *f* C) ), где

Iн — ток нагрузки в А;n — кратность умножения;f — частота входного напряжения в Гц;С — емкость конденсатора в Ф.

Детали умножителя

Сложно назвать конкретные типы и номиналы деталей не зная требуемых параметров умножителя, поэтому рассмотрю детали для умножителя со средними показателями, питающегося от сети переменного тока 220В.

Конденсаторы лучше всего брать с минимальным током утечки, например серии К73.  Рабочее напряжение конденсаторов должно быть для Uвх=220В: С1 — не ниже 300В, С2-Сn — не ниже 600В. Ёмкость конденсаторов порядка 0,1 — 1 мкФ.

Диоды можно взять, например, КД411 или КД226Г(Д,Е). Ток нагрузки в этом случае может быть до 1А.

Будьте крайне осторожны при эксплуатации данной схемы, опасное напряжение остаётся на конденсаторах даже после отключения умножителя от источника питания.

Поделитесь с друзьями этой статьёй, нажав на кнопки социальных сетей внизу статьи.

Будет интересно почитать:

Рубрики: Электронные устройства, Электросхемы Метки: своими руками, электроника, электросхема

elektricvdome.ru

Преобразователи постоянного напряжения на коммутируемых конденсаторах

Документация

Главная  Справочник  Документация

"Документация" - техническая информация по применению электронных компонентов, особенностях построения различных радиотехнических и электронных схем, а также документация по особенностям работы с инженерным программным обеспечением и нормативные документы (ГОСТ).

При конструировании электронных устройств часто требуется источник питания с различными значениями выходного напряжения. Широкое применение в современных устройствах находят преобразователи постоянного напряжения на переключающихся конденсаторах, позволяющие вырабатывать требуемые напряжения от одного источника питания. В статье рассматриваются принципы работы таких преобразователей, их технические характеристики и варианты применения.

Рассмотрим принцип работы преобразователя на примере широко распространенной микросхемы IСL7660/MAX1044 с расширенными функциональными возможностями. Микросхема МАХ1044 отличается от IСL7660 наличием входа Boost (увеличение частоты внутреннего генератора). Структурная схема микросхемы ICL7660 приведена на рис.1.

Структурная схема микросхемы ICL7660

Рис. 1. Структурная схема микросхемы ICL7660

Схема содержит четыре силовых МОП ключа, управляемых логическими элементами и сдвигателем уровня напряжения, работа которых осуществляется на частоте, полученной в результате деления на два частоты задающего RC генератора. Это позволяет формировать управляющие импульсы с требуемыми характеристиками "меандр" и оптимизировать по потреблению работу задающего RC генератора, рабочая частота которого без внешних элементов составляет 10 кГц. Внутренний регулятор напряжения необходим для обеспечения работы микросхемы от источника с пониженным напряжением.

Принцип работы микросхемы в режиме идеального инвертора напряжения рассмотрим по функциональной схеме, приведенной на рис.2.

Функциональная схема

Рис. 2. Функциональная схема

При замыкании ключей S1 и S3 и размыкании ключей S2 и S4 во время первой половины цикла внешний конденсатор С1 заряжается от источника питания до напряжения V+, а при замыкании ключей S2 и S4 и размыкании ключей S1 и S3 во время второй половины цикла конденсатор С1 передает частично свой заряд внешнему конденсатору С2, обеспечивая на выводе VOUT микросхемы напряжение -V+. Указанные значения напряжения соответствуют установившемуся режиму.

Энергия, передаваемая конденсатором С1 за один цикл, определяется с помощью выражения

(1)

где V1 (V2) - напряжение на конденсаторе С1 в конце первой (второй) половины цикла.

Одним из основных показателей преобразователя является коэффициент преобразования

(2)

где Uвых - напряжение на выходе преобразователя при токе нагрузки, равном i; Uвых.ид. - напряжение на выходе идеального преобразователя (для инвертора Uвых.ид.=-Uвх).

Из выражения (2) видно, что высокое значение коэффициента преобразования достигается при Uвых(i) = Uвых.ид., т.е. при V1 = V2. Однако, как видно из выражения (1), в этом случае снижается переносимая конденсатором С1 энергия, что затрудняет обеспечение высокого значения коэффициента преобразования. Повышение переносимой конденсатором энергии возможно при увеличении емкости С1 или рабочей частоты. В первом случае возрастают габариты конденсатора и, следовательно, габариты преобразователя. Во втором случае возрастают потери энергии в реальном устройстве, что снижает его коэффициент полезного действия

где Рвых - мощность, отдаваемая в нагрузку; Рвх - мощность, потребляемая от источника питания.

Из проведенного анализа видно, что при разработке конкретного устройства преобразования необходима оптимизация значений рабочей частоты и емкости конденсатора С1. Для этого необходимо предусмотреть возможность изменения рабочей частоты в соответствии со значениями рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим электрические характеристики микросхемы IСL7660, включенной по тестовой схеме, приведенной на рис.3.

Электрические характеристики микросхемы IСL7660, включенной по тестовой схеме

Рис. 3. Электрические характеристики микросхемы IСL7660, включенной по тестовой схеме

Таблица 1. Краткие электрические характеристики микросхемы при V+=5B, СOSC=0

Параметр Условие измерения Мин Тип Мах
Ток потребления, мкА RL = беск. 30 250
Напряжение питания, В RL = 10К, LV - открытRL = 10К, LV=0В 31,5 103,5
Частота переключения, кГц 10
КПД, % RL = 5К 95 98
Эффективность преобразования, % RL = беск. 97 99,9

Типовые зависимости электрических характеристик микросхемы IСL7660 приведены на рис.4-8.

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Рис. 8.

Приведенные зависимости позволяют уточнить параметры преобразователя для конкретных значений рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим типовые схемы включения микросхемы ICL7660.

Инвертор напряжения

Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения приведена на рис.9.

Рис. 9. Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения

Инвертор обеспечивает получение на выходе VOUT напряжения, равного -V+ в диапазоне 1,5В + +=8В, выходном токе, равном 50 мА, VOUT =-6В. Снижение выходного напряжения определяется выходным сопротивлением микросхемы Rвых, которое для рассмотренного выше случая составляет 60 Ом (рис.7).

Выходное сопротивление микросхемы зависит от режима по постоянному току и от реактивного сопротивления конденсатора С1.

(3)

Так, для номинала С1=10мкф и частоты f=10кГц XC=3,18 Ом. Для исключения влияния конденсатора С1 на выходное сопротивление необходимо, чтобы ХС

Для эксплуатации микросхемы в диапазоне 1,5В +

Снижение выходного сопротивления

Для снижения выходного сопротивления можно применить параллельное включение микросхем, которое показано на рис.10.

Рис. 10. Параллельное включение микросхем

Выходное сопротивление такой схемы зависит от числа параллельно включенных микросхем n и определяется с помощью выражения.

(4)

Из рисунка видно, что конденсатор С1 является индивидуальным для каждой микросхемы, а конденсатор С2 - общий. Рассмотренное включение микросхем позволяет повысить выходной ток, коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия преобразователя.

Каскадное включение микросхем

Для повышения выходного напряжения можно применять каскадное включение микросхем, показанное на рис.11.

Каскадное включение микросхем

Рис. 11. Каскадное включение микросхем

Выходное напряжение такого преобразователя равно -nV+. Учитывая допустимый диапазон 1,5В +

Удвоители напряжения

Для получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения применяется включение микросхемы, показанное на рис.12.

Схема получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения

Рис. 12. Схема получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения

На выводах 8 и 3 вырабатывается напряжение VOUT=-V-,а на выводах 8 и 5 VOUT=-2V-. Диод необходим для обеспечения начального этапа работы микросхемы. В ряде случае удобно использовать схему включения, показанную на рис.13.

Рис. 13.

Выходное напряжение такого преобразователя равно 2V+-2VF, где VF - падение напряжения на диоде в прямом направлении (для кремневых диодов VF=0,5-0,7B).

Делители напряжения

С помощью микросхемы ICL7660 можно получить умощненный делитель напряжения при включении ее, как показано рис.14.

Умощненный делитель напряжения

Рис. 14. Умощненный делитель напряжения

Комбинированные источники напряжения

Микросхема ICL7660 позволяет получать напряжения с различными номиналами. Один из вариантов включения показан на рис.15.

Вариант включения микросхемы ICL7660

Рис. 15. Вариант включения микросхемы ICL7660

В преобразователе напряжения, показанном на рисунке, формируются напряжения -(V+-VF) и 2V+-2VF.

Работа в буферном режиме

Как видно из рассмотренного выше материала преобразователи с коммутируемыми конденсаторами обладают обратимыми свойствами. Это позволяет реализовывать буферный режим их функционирования, один из вариантов которых показан на рис.16.

Реализация буферного режима функционирования преобразователя

Рис. 16. Реализация буферного режима функционирования преобразователя

Питание устройства осуществляется от источника VIN, который обеспечивает напряжение VOUT (5-ый вывод n-ой микросхемы) и V+ (8-ой вывод первой микросхемы) - напряжение подзаряда аккумулятора. При пропадании питающего напряжения или отключении источника питания напряжение VOUT будет вырабатываться из напряжения аккумулятора V+.

Изменение частоты генератора ICL7660

Параметры рассмотренных преобразователей зависят от частоты генератора микросхемы. Зависимость коэффициента полезного действия от частоты показана на рис.6.

Из рисунка видно, что при выходном токе 1мА высокий КПД обеспечивается на частотах, меньших 1 кГц. На более высоких частотах потери в цепях генератора и управления силовыми ключами снижает общий КПД. Для достижения высокого КПД в данном конкретном случае необходимо уменьшить рабочую частоту преобразователя. Рабочую частоту можно уменьшать с помощью внешнего генератора или подключением COSC, как показано на рис.3.

Более простым является способ, использующий внешний конденсатор, емкость которого можно определить из графика, показанного на рис.8.

Для рассмотренного выше случая рабочая частота, равная 1кГц, достигается подключением внешнего конденсатора емкостью СOSC=100пф. При применении этого способа необходимо учитывать, что при СOSC, большей чем 1000пф, емкость конденсаторов С1 и С2 необходимо увеличить до 100 мкф.

Рассмотренный способ изменения частоты генератора применяется в микромощных устройствах для обеспечения высокого коэффициента полезного действия преобразователя.

В ряде случаев рабочую частоту преобразователя необходимо увеличивать. В этих случаях можно применять С1 и С2 меньшей емкости и, следовательно, с меньшими габаритами. Кроме того, при этом снижаются уровни помех от генератора в аудиосистемах. Наиболее просто увеличение частоты достигается с помощью вывода Boost микросхемы MAX1044. При замыкании ключа S1 (рис.3) рабочая частота микросхемы возрастает в 6 раз.

Режим пониженного энергопотребления

При работе в дежурном режиме необходимо снижать потребляемую преобразователем мощность. Некоторые микросхемы имеют вход SD, с помощью которого можно снижать потребляемый ток до единиц микроампер. Режим пониженного энергопотребления можно реализовать также с помощью входа OSC. Варианты реализации этого режима при использовании обычных логических элементов, логических элементов с открытым стоком (коллектором), а также имеющих третье состояние показаны на рис.17.

Режим пониженного энергопотребления, реализованный с помощью входа OSC

Рис. 17. Режим пониженного энергопотребления, реализованный с помощью входа OSC

Микросхемы преобразователей напряжения на коммутируемых конденсаторах выпускаются рядом фирм: Maxim, National Semiconductor, Microchip и др. Эти микросхемы имеют одинаковый принцип действия и отличаются реализуемыми функциями, электрическими параметрами и конструктивным исполнением. Несомненным лидером в этой области является фирма Maxim, которая выпускает наиболее широкую номенклатуру микросхем преобразователей. В таблице 2 приведены характеристики некоторых из микросхем, выпускаемых различными фирмами.

Таблица 2. Краткие характеристики микросхем.

Тип микросхемы Реализованные функции Выходной ток (мА) Входное напряжение VIN (В) Частота (кГц) Ток потребления (мкА) Примечание
ICL7660TC7660LMC7660 -(VIN) или2(VIN) или ½(VIN) 20 1,5÷10 10 250
MAX889 (-2,5В) (-VIN) 200 2,7÷5,5 2000 50000 Встроенная функция Shutdown
MAX1680MAX1681 -(VIN) или 2(VIN) 125 2÷5,5 125÷200500÷1000 30000
MAX680 2(VIN) и -2(VIN) 10 2÷6 8 1000
MAX681 2(VIN) и -2(VIN) 10 2÷6 8 1000 Без внешних конденсаторов
MAX1673 125 2÷5,5 350 16000
LM3350 3/2(VIN) или2/3(VIN) 50 1,5÷5,5 1600
LM3352 2,5В; 3В или 3,3В 200 2,5÷5,5 1000
MAX870 -(VIN) или2(VIN) или ½(VIN) 50 1,6÷5,5 56÷194 1000
MAX864 2(VIN) и -2(VIN) 100 1,75÷6 7÷185 5000 Встроенная функция Shutdown

Примечание: микросхемы MAX, ICL - фирмы MAXIM; LM, LMC - National Semiconductor; TC - Microchip.

Из таблицы видно, что преобразователи на коммутируемых конденсаторах могут работать в режимах инвертора, удвоителя, делителя входного напряжения на два, позволяют формировать на выходе одновременно несколько напряжений. Некоторые микросхемы имеют встроенные стабилизаторы напряжения. Рассмотренные микросхемы находят широкое применение в ноутбуках, мобильных телефонах, пейджерах, переносных приборах и других устройствах. В радиолюбительской практике они могут применяться, например, для формирования разнополярных напряжений питания операционных усилителей, реализации буферного питания электронных устройств от одного аккумуляторного элемента, формирования напряжения питания ЖКИ и др. Малые габариты, высокие коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия, отсутствие индуктивностей, обратимые свойства являются весьма привлекательными для применения рассмотренных преобразователей при разработке различных электронных устройств.

Литература

  1. Maxim full-line CD-Catalog Version 5.0 2001 Edition.
  2. National Analog and interface products databook, 2001 Edition.

Автор: Д. Онышко

Дата публикации: 24.01.2006

Мнения читателей
  • кофанов павел петрович / 15.12.2017 - 12:48Большое спасибо.
  • Владимир / 18.10.2012 - 04:50Огромное спасибо за информацию, подробно и толково! Удачи, Здоровья, Благополучия!!!
  • Petr / 11.03.2011 - 13:27Покупал в ЧиД. Все 5 штук оказались болванками...Хотя до этого покупал раньше были работоспособны..

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net


Каталог товаров
    .