Переменное напряжение после диодного моста

Содержание
  1. Содержание
  2. Классификация [ править | править код ]
  3. Применение [ править | править код ]
  4. Выпрямление электрического тока [ править | править код ]
  5. Блоки питания аппаратуры [ править | править код ]
  6. Выпрямители электросиловых установок [ править | править код ]
  7. Сварочные аппараты [ править | править код ]
  8. Вентильные блоки преобразовательных подстанций систем энергоснабжения [ править | править код ]
  9. Выпрямители высокочастотных колебаний [ править | править код ]
  10. Детектирование высокочастотного сигнала [ править | править код ]
  11. Баллистический выпрямитель [ править | править код ]
  12. Характеристики [ править | править код ]
  13. Типовые схемы [ править | править код ]
  14. Двухполупериодный выпрямитель [ править | править код ]
  15. Однофазные выпрямители [ править | править код ]
  16. Однополупериодный выпрямитель (четвертьмост) [ править | править код ]

Здравствуйте.
Подскажите, пожалуйста, почему в учебниках пишется, что на выходе после диодного моста выпрямленное напряжение увеличивается в 1,4 раза.
т.е. AC 220В становится DC 308 В?
в мультисиме собираю схему
источник 220 переменный
диодный мост
конденсатор сглаживающий 1000 мкф
и резистор 200 ом

на вольтметре DC 90 В
на осцилографе (канал а до моста. канал б — после моста)
линия постояннго напряжения явно ниже пиков синусоиды переменного тока.

все соединения к мосту проверил, сравнивая с википедиями и др. источниками.

а теперь еще заметил странную вещь.
вольтметром замерил напряжение на входе в диодный мост — 220 В.
просматривая повременное значение напряжение до моста — вижу, пик 308 вольт.
как это объяснить?

и что делать, что бы с 220 в на постоянные 300 в? Трансформатор только?

Выпрями́тель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления [1] (то есть однонаправленный ток), в частном случае — в постоянный выходной электрический ток.

Большинство выпрямителей создаёт не постоянный, а пульсирующий ток, для сглаживания пульсаций применяют фильтры.

Устройство, выполняющее обратную функцию — преобразование постоянного тока в переменный ток называется инвертором.

Из-за принципа обратимости электрических машин выпрямитель и инвертор являются двумя разновидностями одной и той же электрической машины (справедливо только для инвертора на базе электрической машины).

Содержание

Классификация [ править | править код ]

Выпрямители классифицируют по следующим признакам:

  • по виду переключателя выпрямляемого тока
  • механические синхронные с щёточноколлекторным коммутатором тока [2] ;
  • механические синхронные с контактным переключателем (выпрямителем) тока;
  • с электронной управляемой коммутацией тока (например, тиристорные);
  • электронные синхронные (например, транзисторные) — как разновидность выпрямителей с управляемой коммутацией;
  • с электронной пассивной коммутацией тока (например, диодные);
  • по мощности
    • силовые выпрямители[3] ;
    • выпрямители сигналов [4] ;
    • по степени использования полупериодов переменного напряжения
      • однополупериодные — пропускают в нагрузку только одну полуволну ;
      • двухполупериодные — пропускают в нагрузку обе полуволны
      • ;
      • неполноволновые — не полностью используют синусоидальные полуволны;
      • полноволновые — полностью используют синусоидальные полуволны;
      • по схеме выпрямления — мостовые
      • , с умножением напряжения, трансформаторные, с гальванической развязкой, бестрансформаторные и пр.;
      • по количеству используемых фаз — однофазные, двухфазные, трёхфазные и многофазные;
      • по типу электронного вентиля — полупроводниковые диодные, полупроводниковые тиристорные, ламповые диодные (кенотронные), газотронные, игнитронные, электрохимические и пр.;
      • по управляемости — неуправляемые (диодные), управляемые (тиристорные);
      • по количеству каналов — одноканальные, многоканальные;
      • по величине выпрямленного напряжения — низковольтные (до 100 В), средневольтовые (от 100 до 1000 В), высоковольтные (свыше 1000 В);
      • по назначению — сварочный, для питания микроэлектронной схемы, для питания ламповых анодных цепей, для гальваники и пр.;
      • по степени полноты мостов — полномостовые, полумостовые, четвертьмостовые;
      • по наличию устройств стабилизации — стабилизированные, нестабилизированные;
      • по управлению выходными параметрами — регулируемые, нерегулируемые;
      • по индикации выходных параметров — без индикации, с индикацией (аналоговой, цифровой);
      • по способу соединения — параллельные, последовательные, параллельно-последовательные;
      • по способу объединения — раздельные, объединённые звёздами, объединённые кольцами;
      • по частоте выпрямляемого тока — низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные.
      • Применение [ править | править код ]

        Выпрямление электрического тока [ править | править код ]

        Выпрямители обычно используются там, где нужно преобразовать переменный ток в постоянный ток. Применение выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный вызвало понятие среднего значения тока по модулю (то есть без учёта знака ординаты) за период. При двухполупериодном выпрямлении среднее значение по модулю определяется как среднеарифметическое значение всех ординат обеих полуволн за целый период без учёта их знаков (то есть полагая все ординаты за период положительными, что и имеет место при двухполупериодном идеальном выпрямлении).

        Приёмниками электроэнергии с нелинейными характеристиками являются в первую очередь всевозможные преобразовательные установки переменного тока в постоянный, использующие различные вентили.

        Сюда относятся выпрямительные установки для:

        • железнодорожной тяги
        • городского электротранспорта
        • электролиза (производство алюминия, хлора, едкого натра и др., электрохимическое осаждение металлов)
        • питания приводов прокатных станов
        • возбуждения генераторов электростанций

        В качестве вентилей до последнего времени использовались в основном ртутные выпрямители (неуправляемые и управляемые). В настоящее время широкое применение находят преимущественно кремниевые полупроводниковые выпрямители. Внедряются тиристорные выпрямители.

        Обычно выпрямительные установки выполняются большой мощности и присоединяются через специальные трансформаторы к питающей сети на напряжении 6 — 10 кВ. Выпрямительные установки небольшой мощности выполняются по трехфазной схеме с нулевым выводом.

        Блоки питания аппаратуры [ править | править код ]

        Применение выпрямителей в блоках питания радио- и электроаппаратуры обусловлено тем, что обычно в системах электроснабжения зданий или транспортных средств (самолётов, поездов) применяется переменный ток, и выходной ток любого электромагнитного трансформатора, применённого для гальванической развязки цепей или для понижения напряжения, всегда переменный, тогда как в большинстве случаев электронные схемы и электродвигатели целевой аппаратуры рассчитаны на питание постоянным током.

        • Блоки питания промышленной и бытовой радио- и электроаппаратуры (в том числе так называемые адаптеры (англ. AC-DC adaptor )).
        • Блоки питания бортовой радиоэлектронной аппаратуры транспортных средств.

        Выпрямители электросиловых установок [ править | править код ]

        • Выпрямители питания главных двигателей постоянного тока автономных транспортных средств и буровых станков.

        Как правило, на автономных транспортных средствах (автомобилях, тракторах, тепловозах, теплоходах, атомоходах, самолётах) для получения электроэнергии применяют генераторы переменного тока, так как они имеют бо́льшую мощность при меньших габаритах и весе, чем генераторы постоянного тока. Но для приводов движителей транспорта обычно применяются двигатели постоянного тока, так как они позволяют простым переключением полюсов питающего тока управлять направлением движения, и имеют требуемую тяговую характеристику (большой крутящий момент при низкой частоте вращения ротора). Это позволяет отказаться от сложных, тяжёлых и ненадёжных коробок переключения передач. Также применяется и для привода бурильных станков буровых вышек.

        • Преобразователи бортового электроснабжения постоянного тока автономных транспортных средств: автотракторной, железнодорожной, водной, авиационной и другой техники.

        Генерация электроэнергии на транспортном средстве обычно производится генератором переменного тока, но для питания бортовой аппаратуры необходим постоянный ток. Например, в легковых автомобилях бортовая сеть постоянного тока получает питание от полупроводникового выпрямителя, встроенного в генератор переменного тока.

        Сварочные аппараты [ править | править код ]

        В сварочных аппаратах постоянного тока применяются чаще всего мостовые схемы на мощных кремниевых выпрямительных диодах — вентилях, с целью получения постоянного сварочного тока. Он отличается от переменного тем, что при использовании его сильнее нагревается область дуги около положительного ( + <displaystyle +> ) её полюса, что позволяет либо осуществлять щадящую сварку свариваемых деталей преимущественно плавящимся сварочным электродом, либо экономить электроды, осуществляя резку металла электродуговой сваркой. В ряде случаев, с использованием специальных сварочных электродов, электрическая дуговая сварка переменным током вообще невозможна.

        Вентильные блоки преобразовательных подстанций систем энергоснабжения [ править | править код ]

        • Для питания главных двигателей постоянного тока прокатных станов, кранов и другой техники

        Энергоснабжение заводов осуществляется электросетью переменного тока, но для приводов прокатных станов и других агрегатов выгоднее использовать двигатели постоянного тока по той же причине, что и для двигателей транспортных средств.

        • Для гальванических ванн (электролизёров) для получения цветных металлов и стали, нанесения металлических покрытий и гальванопластики.
        • Установки электростатической очистки промышленных газов (электростатический фильтр)
        • Установки очистки и обессоливания воды
        • Для электроснабжения контактных сетей электротранспорта постоянного тока (трамвай, троллейбус, электровоз, метро)
        • Для несинхронной связи энергосистем переменного тока [5]
        • Для дальней передачи электроэнергии постоянным током [6] .

        Выпрямители высокочастотных колебаний [ править | править код ]

        • в перспективных моделях солнечных батарей (КПД более 80%) [7] ;
        • в перспективных системах сбора энергии окружающих шумовых электромагнитных сигналов;
        • в перспективных системах беспроводной передачи электроэнергии.

        Детектирование высокочастотного сигнала [ править | править код ]

        Баллистический выпрямитель [ править | править код ]

        Баллистический выпрямитель, описанный в статье Room-Temperature Ballistic Nanodevices. Aimin M. Song [8] , может найти применение для детектирования очень высокочастотных сигналов (до 50 ГГц).

        Характеристики [ править | править код ]

        • Номинальное выходное напряжение постоянного тока и допустимый диапазон его изменения;
        • Номинальный ток нагрузки;
        • Диапазон эффективного входного напряжения переменного тока (например, 220 В ± 10 %);
        • Допустимая выходная пульсация, её амплитудно-частотные характеристики;
        • Нагрузочная характеристика.
        • Эквивалентное внутреннее комплексное (в первом приближении активное) сопротивление.
        • Коэффициент использования габаритной мощности трансформатора.

        Типовые схемы [ править | править код ]

        Двухполупериодный выпрямитель [ править | править код ]

        Может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов
        ; такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора).

        При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины средневыпрямленного [ уточнить ] напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора — источника переменного тока — принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

        Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора — должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

        Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения U ( t ) = U m s i n ( ω t ) <displaystyle U(t)=U_sin(omega t)> превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребляемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы не на активную нагрузку, а на выпрямитель с ёмкостным фильтром), и принимать меры для подавления возникающих импульсных помех.

        Однофазные выпрямители [ править | править код ]

        Однополупериодный выпрямитель (четвертьмост) [ править | править код ]

        Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

        Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

        Допущения: нагрузка чисто активная, вентиль — идеальный электрический ключ.

        Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного напряжения по отношению к подведенному действующему составит:

        U s = 1 2 π ∫ 0 π 2 U 2 s i n ( ω t ) d ( ω t ) = 2 U 2 π = 0 , 45 U 2 <displaystyle Us=<frac <1><2pi >>int limits _<0>^<pi ><sqrt <2>>U_<2>sin(omega t)d(omega t)=<frac <<sqrt <2>>U_<2>><pi >>=0,45U_<2>> . Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное (устар. эффективное, действующее) значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в 2 <displaystyle <sqrt <2>>> меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).

        • Большая величина пульсаций
        • Сильная нагрузка на вентиль (требуется диод с большим средним выпрямленным током)
        • Низкий коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (около 0,45) (не путать с КПД, который зависит от потерь в меди и потерь в стали и в однополупериодном выпрямителе почти такой же, как и в двухполупериодном)
        • Протекающий через обмотку трансформатора ток имеет постоянную составляющую, что ухудшает магнитные свойства сердечника вследствие его подмагничивания [10] .
        • Экономия на количестве вентилей
        • Снижение падения напряжения и потерь мощности на выпрямителе (в мостовой схеме ток нагрузки протекает через два последовательно соединённых вентиля, в однополупериодной — через один).

        Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

        Определение

        Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

        Различают два типа выпрямителей:

        Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

        Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

        Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

        Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

        Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

        Выходное напряжение

        Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

        Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

        Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

        Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

        Схемы

        Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

        Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

        Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

        Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

        О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

        1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

        2. Выпрямитель со средней точкой.

        Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

        Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

        Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

        По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

        Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

        Сглаживание пульсаций

        Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

        Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

        Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

        Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

        Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

        Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

        где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

        Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

        Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

        Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

        Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

        Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

        Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

        Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

        Как сделать блок питания своими руками?

        Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

        Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере. О них мы недавно писали большую статью — Как устроен компьютерный блок питания.

        Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

        У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

        Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

        Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

        Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

        Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

        Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

        Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

        Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

        На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

        Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

        Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали в статье о биполярных транзисторах. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

        Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

        Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

        Регулируемые блоки питания

        Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

        Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

        Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

        В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

        Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

        Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

        Заключение

        Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

        Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

        По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

        Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

        Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

        Оцените статью
        ТехПорт