БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

Содержание

Бестрансформаторный блок питания

Бестрансформаторный блок питания в радиолюбительской спортивной аппаратуре не содержащий мощных высоковольтных трансформаторов. Преимущества подобных блоков питания очевидны:

Они позволяют уменьшить габариты и массу передающей аппаратуры.

Особенно эффективно применение бестрансформаторного питания в ламповых усилителях мощности. Когда на основе современных полупроводниковых диодов и малогабаритных электролитических конденсаторов можно создать очень легкие и весьма компактные усилители. Такие усилители удобны при работе как в стационарных условиях, так и в радиоэкспедициях.

Бестрансформаторные блоки питания рассмотренные ниже, предназначены для работы с однофазной сетью переменного тока напряжением 220 В.

Следует сразу подчеркнуть, что эксплуатация аппаратуры с бестрансформаторным питанием возможна в том случае, если на радиостанции имеется надежное заземление.

Наличие гальванической связи источника питания с сетью переменного тока требует применения не только хорошего заземления, но и устройства, исключающего включение аппаратуры при неправильном подключении к сети бестрансформаторного блока питания.

Нельзя забывать и то, что такая защита срабатывает только при подключенном заземлении, в чем необходимо в обязательном порядке убедиться перед тем, как вставить вилку сетевого шланга в розетку. В целом изготовление конструкций с бестрансформаторным питанием можно рекомендовать радиолюбителям, уже имеющим опыт в изготовлении и эксплуатации связной аппаратуры.

Типовые режимы мощных каскадов на распространенных лампах ГУ-19, ГУ-29, ГС-90, ГИ-7Б и т. п. обеспечиваются источником питания, схема которого приведена на рис.

Он состоит из двух однополупериодных выпрямителей (VI, С1 и V2, С2), работающих непосредственно от сети с выходными напряжениями + 300 В и —300 В (относительно корпуса). Режим работы лампы V5 определяется стабилитронами V3 и V4. Напряжения на электродах лампы V5 (относительно катода) определяются так:

где Uс1—напряжение на управляющей сетке; Uс2 — напряжение на экранной сетке; (Uа — анодное напряжение.

При выборе стабилитронов необходимо учитывать, чтобы максимальный ток стабилизации стабилитрона V3 был не меньше пикового значения анодного тока, a V4—тока экранной сетки.

Необходимый диапазон напряжений стабилизации и токов обеспечивают диоды Д815А—Д817Г.

Поскольку катод лампы V5 находится под потенциалом около — 300 В относительно корпуса, обмотки накального трансформатора должны быть хорошо изолированы от корпуса.

Высокие динамические характеристики бестрансформаторного источника питания обусловлены тем, что в выпрямителях отсутствуют трансформаторы и дроссели фильтра, имеющие значительную индуктивность.

Статическая характеристика определяется конденсаторами С1 и С2.

Для обеспечения уровня пульсаций выходного напряжения менее 0,05%, необходимого для работы линейного усилителя мощности , емкости этих конденсаторов (в микрофарадах) должны соответствовать численному значению максимальной мощности (выраженной в ваттах), потребляемой от источника питания. Конденсаторы (фильтра и блокировочные) должны быть рассчитаны на напряжение не менее 350 В. Конденсаторы C1, С2 могут быть малогабаритные — К50-7, К50-12.

Выпрямительные диоды VI и V2 должны быть рассчитаны на обратное напряжение не менее 350 В и пиковый ток, превышающий ток заряда конденсаторов С1 и С2 (обычно от 2 до 5 А). Такому условию удовлетворяют диоды Д246, КД202К – КД202С. Усилитель мощности кв радиостанции.

На рисунке приведена схема выходного линейного усилителя, выполненного на двух металлокерамических триодах ГИ-7Б,

Включенных по схеме с заземленной сеткой. Бестрансформаторный источник питания для усилителя рассчитан на пиковую нагрузку около 360 Вт, что позволяет в режиме усиления однополосного сигнала подводить мощность 200 Вт (среднее значение).

Коэффициент усиления по мощности — 15 дБ. Режим ламп V4, V5 рассчитан так, что при напряжении сети 220 В Uc1= – 7B, Ua – +600 В, начальный анодный ток обеих ламп, включенных параллельно, равен 40 мА, максимальный анодный ток — 600 мА.

При нестабильности сети ±20 В усилитель сохраняет хорошую линейность.

Сопротивление анодной нагрузки каскада — 1 кОм, Применение в усилителе двух ламп, включенных параллельно, объясняется необходимостью получить большой анодный ток при сравнительно низком анодном напряжении. Средняя мощность, рассеиваемая на аноде каждой лампы, не превышает 50 Вт, вследствие чего лампы надежно работают и без принудительного воздушного охлаждения.

Пусковое устройство выполнено на электромагнитном реле K1, контакты K1.1 и К 1.2 которого подключают нулевой провод сети к корпусу и подают напряжение сети на выпрямители на диодах V1 и V2.

При включенном тумблере S1 пусковое устройство не сработает, а следовательно, источник питания будет отключен от сети, если корпус прибора не заземлен или корпус прибора заземлен, но контакт сетевой вилки А7 подключен к нулевому проводу сети.

Таким образом, при включении трансивера в сеть необходимо подсоединить к корпусу заземление, включить тумблер S1 и найти такое положение вилки X1 в сетевой розетке, при котором пусковое устройство срабатывает.

Реле К2 и КЗ коммутируют соответствующие цепи при переходе с приема на передачу. При работе на прием питающие напряжения (кроме накала) с ламп сняты, а трансивер подключен к антенне через разъем ХЗ.

Конденсаторы С1 и СЗ—К50-12, С2 и С4 — К50-7, С6 – С10 — КСО на рабочее напряжение 500 В.

Дроссели L1 и L3 должны быть рассчитаны на ток 600 мА, L4, L5 — на 4 А. Последние наматывают на высокочастотном ферритовом кольце, например 50ВЧ3, в два провода (20 витков МГШВ сечением 1.5 мм2). Катушка L2 намотана на резисторе R1 она содержит 3 витка посеребренного провода диаметром 1 мм. В качестве катушки L7 используется вариометр от радиостанции PC Б-5.

Катушка L6 — бескаркасная (диаметр намотки 40 мм), содержит 2 витка посеребренного провода диаметром 2,5 мм. Реле К1 и К2 — 8Д-54, паспорт ОАБ.393.054, КЗ — высокочастотное от радиостанции РСБ-5. Трансформатор 77 — ТН-39-127/220-50.

При указанных на схеме номиналах конденсаторов С1 — С4 падение анодного напряжения (по сравнению с начальным режимом) не превышает 30 В при токе 600 мА.

Схема усилитель мощности на 144Мгц

На рисунке приведена схема линейного усилителя, работающего в диапазоне 144… 146 МГц,

Выполненного на лампе ГУ-29. Коэффициент усиления по мощности около 20 дБ, что позволяет использовать в качестве возбудителя транзисторный УКВ передатчик. Режим работы лампы ГУ-29 следующий: Uc1 = – 22В, Uc2 = + 225В, Uа = +580 В. Максимальный анодный ток равен 250 мА. При нестабильности сети ±15 В режим лампы изменяется незначительно, а линейность усилителя мощности не ухудшается.

Детали и конструкция бестрансформаторный блок питания

Реле К1 (РЭС-6, паспорт РФ0.452.106) — пусковое, К2 (РЭС-10, паспорт РС4.524.305) коммутирует катодную цепь лампы V5. Последняя при работе на прием закрыта. Дроссели L3, LA, L7 индуктивностью 10 мкГ должны быть рассчитаны на ток 0,3 А.

Катушка L2 — бескаркасная, содержит 5 витков посеребренного провода диаметром 1,5 мм. шаг намотки — 3 мм. Наружный диаметр катушки—12 мм. Катушка связи L1 содержит 1,5 витка посеребренного провода диаметром 1 мм, шаг намотки — 3 мм, наружный диаметр катушки 16 мм. Наматывают ее поверх L2.

Катушка L5 выполнена из посеребренного провода диаметром 2 мм в виде петли с размерами 80×35 мм.

Петлю связи L6 размерами 40X35 мм изготавливают из посеребренного провода диаметром 1,5 мм.

Располагают ее на расстоянии 6 мм от L5. Конденсаторы С1, С2 — К50-7 или К50-12 на рабочее напряжение 350 В, С7—С11— КСО на рабочее напряжение 500 В. СЗ, С4 и C13 – КПВ. Дифференциальный конденсатор С12 составлен из двух КПВ роторы которых закреплены на одной оси.

Накальный трансформатор T1 — ТНЗЗ-127/220-50 или любой другой, имеющий отдельные обмотки на напряжения 6,3 и 12,6 В.

При налаживании усилителя конденсатором СЗ регулируют связь с возбудителем, С13 — связь с антенной, конденсатором С4 настраивают на рабочую частоту сеточный контур, а С12—анодный.

Источник: https://varikap.ru/bestransformatornyj-blok-pitaniya/

Общее устройство и принцип действия

Представленная схема отличается простотой, надежностью и эффективностью. Она может быть изготовлена не только методом навесного монтажа, но и в виде печатной платы.

Данная схема на двенадцать вольт является рабочей, требуется лишь заранее рассчитать параметры балластового гасящего конденсатора и подобрать нужное значение тока для конкретного устройства.

Практически можно сделать 5,5-вольтовый блок с возможностью увеличения напряжения до 25 В.

Основой устройства служит балластовый конденсатор, гасящий сетевое напряжение. После этого ток попадает в диодный выпрямитель, а второй конденсатор выполняет функцию фильтра. Иногда возникает необходимость быстро разрядить оба конденсатора. С этой целью в схеме предусмотрены резисторы R1 и R2. Еще один резистор R3 используется в качестве ограничителя тока при включении нагрузки.

Расчет балластного конденсатора выполняется до сборки схемы. Для этого используется простая формула С = 3200хI/Uc, в которой I является током нагрузки (А), Uc – сетевым напряжением, С – емкостью конденсатора (мкФ). Чаще всего такие расчеты используются для светодиодов.

В качестве примера можно взять любой прибор с током 150 мА. Это может быть обычная светодиодная лампа. Сетевое напряжение будет 230 В. Таким образом, 3200 х 0,15/230 = 2,08 мкФ. Номинал конденсатора выбирается наиболее близко к расчетному, то есть, его емкость составит 2,2 мкФ, а расчетное напряжение – 400 В.

Такой простейший бестрансформаторный блок не имеет гальванической развязки с питающей сетью. В связи с этим должна быть обеспечена надежная изоляция всех соединений, а само устройство – помещено в корпус из диэлектрического материала.

Основные рабочие схемы

В большинстве случаев используются две схемы источников БП. Как правило, каждый из них представляет собой бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором, который служит основным элементом данных приборов.

Теоретически считается, что в цепях переменного тока эти устройства вообще не потребляют мощности. Однако в реальности в конденсаторах возникают определенные потери, что приводит к выделению некоторого количества тепла.

Поэтому все конденсаторы подвергаются предварительной проверке на возможность использования его в блоке питания.

Для этого их подключают к электрической сети и отслеживают колебания температуры через некоторый промежуток времени.

Если конденсатор заметно разогревается, то его нельзя использовать в качестве конструктивного элемента. Допускается лишь незначительный нагрев, неспособный повлиять на общую работоспособность устройства.

Представленные на рисунках источники питания имеют конденсаторный делитель. На рисунке 1 представлен делитель общего назначения на 5 В, рассчитанный на токовую нагрузку до 0,3 А. На рисунке 2 отображается схема источника бесперебойного питания, который применяется в электронно-механических кварцевых часах.

В первой схеме делитель напряжения включает в себя бумажный конденсатор С1 и два оксидных конденсатора С2 и С3. Оба последних элемента составляют неполярное плечо, расположенное ниже С1. Его общая емкость составляет 100 мкФ.

Составные части диодного моста, расположенные слева, выступают в качестве поляризующих диодов, предназначенных для оксидной пары С2 и С3.

На схеме указаны номиналы элементов, в соответствии с которыми на выходе ток короткого замыкания будет равен 600 мА, а напряжение на конденсаторе С4 без нагрузки – 27 вольт.

Вторая схема бестрансформаторного блока питания предназначена для замены батареек (1,5В), используемых в качестве источника питания в электронно-механических часах.

Напряжение, вырабатываемое блоком питания, составляет 1,4 В при средней токовой нагрузке 1 мА. Напряжение на конденсаторе С3 без нагрузки не превышает 12 В.

Оно снимается с делителя, поступает на узел с элементами VD1 и VD2, где и происходит его выпрямление.

В каждом из этих вариантов рекомендуется использовать два дополнительных резистора вспомогательного назначения. Первый элемент с сопротивлением от 300 кОм до 1 мОм подключается параллельно с гасящим конденсатором. С помощью данного резистора ускоряется его разрядка, после того как устройство отключено от сети.

Другой резистор имеет сопротивление от 10 до 50 Ом и считается балластным. Он подключается в разрыв какого-либо сетевого провода последовательно с гасящим конденсатором. Данный резистор ограничивает ток, проходящий через диодный мост при подключении устройства к сети.

Оба резистора должны обладать мощностью рассеяния не менее 0,5 Вт, позволяющей предотвратить вероятные поверхностные пробои этих деталей действием высокого напряжения.

Балластный резистор снижает нагрузку на стабилитрон, но одновременно наблюдается рост средней мощности, потребляемой самим блоком питания.

Расчеты основных параметров

Для того чтобы устройство было работоспособным и надежно функционировало, необходимо выполнить предварительный расчет бестрансформаторного блока питания. С этой целью потребуется рассчитать основные параметры:

Емкостное сопротивление. При включении конденсатора в цепь переменного тока, он начинает оказывать влияние на силу тока, протекающего по этой цепи, то есть на определенном этапе он становится сопротивлением. Чем больше емкость конденсатора и частота переменного тока, тем меньше величина емкостного сопротивления и наоборот. Для расчетов используется формула XC = 1 /(2πƒC), где ХС – емкостное сопротивление, f – частота, С – емкость. Ускорить расчеты и получить точные данные поможет онлайн-калькулятор, в который достаточно лишь ввести исходные данные.
Сопротивление нагрузки (Rн). Его расчет позволяет выяснить, до какого значения Rн может быть уменьшено, чтобы Напряжение нагрузки стало равным напряжению стабилизации. Когда необходимо изготовить блок питания своими руками, рекомендуется воспользоваться справочной таблицей, поскольку формулы слишком сложные и не дают точных результатов.
Напряжение гасящего конденсатора. Этот показатель обычно составляет не менее 400 В, при сетевом напряжении 220 вольт. В некоторых случаях используется более мощный элемент, с номинальным напряжением 500 или 600 В. Для бестрансформаторных блоков подходят не все типы конденсаторов. Например, устройства МБПО, МБГП, МБМ, МБГЦ-1 и МБГЦ-2 не могут работать в цепях переменного тока, в которых амплитудное значение напряжения более 150 В.

Источник: https://electric-220.ru/news/bestransformatornyj_blok_pitanija/2018-01-16-1433

Бестрансформаторные блоки питания | Электрик в доме

БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

admin, 31 Дек 2013

В своем классическом варианте схема бестрансформаторного источника питания включает стабилизатор, выпрямитель переменного напряжения, гасящий конденсатор и конденсаторы емкостного фильтра. Последний необходим для уменьшения пульсаций выходного напряжения.

Величина постоянной составляющей в выходном напряжении напрямую зависит от ёмкостей конденсаторов фильтра: чем они больше, тем меньше амплитуда пульсаций выходного напряжения.

Однако при увеличении емкости растет и размер конденсаторов, поэтому емкостной фильтр нередко представляет собой самый громоздкий узел в таких источниках питания.

Как известно, включение емкости в цепь переменного напряжения приводит к сдвигу фазы тока на 90°. Это свойство фазосдвигающих конденсаторов используется, например, когда к однофазной сети необходимо подключить трехфазный двигатель.

Если фазосдвигающий конденсатор включить в схему выпрямителя, то полуволны выпрямленного напряжения будут взаимно перекрываться и, таким образом, сглаживаться. В этом случае громоздкий емкостной фильтр можно сделать значительно компактнее, а то и вовсе обойтись без него.

Схема стабилизированного выпрямителя без фильтра представлена на схеме ниже.

Бестрансформаторный выпрямитель без ёмкостного фильтра

На схеме обозначено:

D1-D6 — диоды КД105В
D7 — стабилитрон Д814А
R1 — резистор МЛТ-2, 18 кОм
C1 — конденсатор К73-17, 0,2 мкФ, 630 В

Здесь между 3-фазным выпрямителем D1-D6 и источником переменного напряжения подключены резистор R1 и конденсатор С1 — активное и емкостное сопротивления. Для стабилизации выходного напряжения выпрямителя служит стабилитрон D7.

В данной схеме следует использовать такой фазосдвигающий конденсатор С1, который подходит для работы в сетях переменного напряжения. Например, можно взять К73-17, с рабочим напряжением не ниже 400 В.

Емкость и размеры фазосдвигающего конденсатора намного меньше, чем у оксидных конденсаторов фильтра, поэтому подобный выпрямитель позволит заметно уменьшить габариты бестрансформаторного блока питания.

В момент включения блока питания с емкостным фильтром происходит заряд конденсаторов и пусковой ток намного превосходит устоявшееся значение. Подобные броски тока при переходных процессах нежелательны во многих случаях. Предложенная схема выпрямителя лишена этого недостатка, так как при постоянной нагрузке практически постоянен и потребляемый ток.

Самый простой блок питания

Простой бестрансформаторный блок питания

На схеме обозначено:

D1-D4 — диоды Д7Ж или диодный мост КЦ405Б
D5 — стабилитрон КС650А
D6 — стабилитрон Д817Б
D7 — стабилитрон КС168
R1 — резистор МЛТ-2, 4,7 кОм
R2 — резистор МЛТ-2, 5,6 кОм
R3 — резистор МЛТ-2, 3,9 кОм
VT1 — транзистор КТ940А
VT2, VT3 — транзисторы КТ815
C1 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 10В

На схеме изображен простейший бестрансформаторный блок питания, который можно собрать за полчаса. При указанных номиналах компонентов схемы, блок питания дает на выходе Iвых=300 мА и Uвых=6,8 В.

Подбирая стабилитроны D6 и D7 с разными техническими характеристиками, можно менять выходное напряжение в довольно широких пределах. Для увеличения тока нагрузки необходимо оснастить транзисторы радиаторами.

Для диодного моста подойдут даже старые диоды Д226Б, главное, чтобы расчетное обратное напряжение моста составляло не меньше 400 В.

Блок питания для радиоприемника

Блок питания для радиоприёмника

На схеме обозначено:

R1, R2 — резистор МЛТ-0,5, 1 МОм
R3 — резистор МЛТ-0,5, 1 кОм
R4 — резистор МЛТ-0,5, 510 Ом
R5 — резистор МЛТ-0,5, 10 кОм
C1, C2 — конденсаторы КБГ, 2.2 мкФ, 400 В
C3 — конденсатор КБГ, 0,1 мкФ, 200 В
C4 — конденсатор К50-35, 470 мкФ, 6,3 В
D1-D4 — диодный мост КЦ407А
D5 — стабилитрон КС147А
D6 — светодиод АЛ307В
VT1 — транзистор КТ816А или КТ209А

На схеме представлен источник питания (на 5В) для портативного приемника, который легко умещается в его отсеке для батарей. Характеристики моста D1-D4 рассчитываются исходя из величины рабочего тока и предельного напряжения, значение которого определяется стабилитроном D5.

Компоненты R3, D5 и VT1 в сумме представляют собой аналог мощного стабилитрона, у которого величина максимального тока и мощности рассеяния зависит от характеристик транзистора VT1. Максимальный ток VT1 должен быть больше тока нагрузки.

Возможно, этот транзистор придется устанавливать на радиатор.

Наличие выходного напряжения индицируется цепью из резистора R4 и светодиода D6. Если токи нагрузки невелики, то следует учитывать и ток, который потребляет цепь индикации. Резистор R5 служит для стабилизации работы цепи питания.

Блок питания с управляемым выходным напряжением

Блок питания с управляемым выходным сопротивлением

На схеме обозначено:

R1 — резистор МЛТ-0,5, 51 Ом
R2 — резистор МЛТ-0,5, 100 Ом
R3 — резистор МЛТ-0,25, 51 кОм
R4 — резистор МЛТ-0,25, 100 Ом
R5 — резистор МЛТ-0,25, 15 кОм
R6 — резистор МЛТ-0,25, 3,6 кОм
R7 — переменный резистор СП-1, 3,3 кОм
R8 — резистор МЛТ-0,25, 47 кОм
R9 — резистор МЛТ-1, 330 Ом
C1 — конденсатор КБГ, 1,5 мкФ, 400 В
C2 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 50 В
D1-D4 — диодный мост КЦ402А
D5 — диод Д237А
D6, D7 — диоды Д220
VT1 — транзистор КТ972А
VT2 — транзистор КТ203Б

В этом блоке питания реализована регулируемая отрицательная ОС (обратная связь) между выходом источника и транзисторным каскадом VT1. Каскад VT1 представляет собой регулирующий элемент, управляемый выходным сигналом от однокаскадного усилителя VT2.

А величина выходного сигнала VT2 определяется разностью напряжений между переменным резистором-потенциометром R7 и источником опорного напряжения (диоды D6 и D7). Описанный блок питания, в сущности, представляет собой вариант регулируемого параллельного стабилизатора.

Гасящий конденсатор С1 здесь функционирует как балластный резистор, а транзистор VТ1 — как параллельный управляемый элемент.

Работа блока питания происходит следующим образом: после включения в сеть накопительный конденсатор С1 разряжается через диод D5, а транзисторы VT2 и VT1 находятся в режиме отсечки (заперты).

Они отпираются в тот момент, когда напряжение на базе VT2 сравняется с опорным на диодах D6 и D7. Выходное напряжение диодного моста при этом падает (поскольку его шунтирует транзистор VT1), снижается напряжение на С1, а транзисторы запираются.

Как только они переходят в режим отсечки, напряжение на конденсаторе С2 снова возрастает, VT1 и VT2 открываются и весь цикл повторяется.

Таким образом, отрицательная ОС стабилизирует напряжение на выходе и оно остается постоянным как при подключенной нагрузке (сопротивление R9), так и на холостом ходу.

Величину выходного напряжения можно регулировать положением движка переменника R7: нижнему (по схеме) положению соответствует выход 16 В, верхнему — 26 В. Если закоротить диод D6, то пределы регулировки составят 15-19,5 В.

Максимальная выходная мощность блока питания равна 2 Вт, уровень пульсаций не превышает 70 мВ (на нагрузке).

Режим работы транзистора VT1 зависит от наличия нагрузки: линейный режим при работе с нагрузкой и режим ШИМ (широтно-импульсной модуляции) при холостом ходе. В последнем случае частота пульсаций напряжения на С2 составляет 100 Гц.

Для того, чтобы правильно подобрать емкость конденсатора С1, следует ориентироваться на два критерия. Во-первых, это максимальное напряжение при номинальной нагрузке, которое достигается только при соответствующей величине емкости.

Выходное напряжение будет меньше требуемого при недостаточной емкости гасящего конденсатора. Во-вторых, на выходе выпрямительного моста вид осциллограммы напряжения должен оставаться неизменным.

При правильно подобранной емкости С1 осциллограмма напряжения представляет собой последовательность положительных полуволн напряжения с усеченными вершинами.

При этом каждая полуволна обязательно доходит до нулевой отметки, то есть постоянная составляющая отсутствует, иначе нарушится режим стабилизации. Амплитуда полуволн зависит от позиции движка R7 и при его вращении меняется по линейному закону.

При работе в линейном режиме транзистор VT1 почти не нагревается и может работать без теплоотвода. В режиме ШИМ (на холостом ходу) транзистор греется при максимальном выходном напряжении, когда движок R7 установлен в верхнее положение. Во избежание перегрева транзистора рекомендуется установить его на алюминиевый радиатор-«флажок». Например, это может быть квадратная пластинка 30х30х2 мм.

При подборе регулирующего транзистора VT1 нужно учитывать следующие параметры: большой коэффициент передачи; средняя по величине мощность (0,1-1 Вт); максимальное напряжение эмиттер-коллектор не превышает наибольшего выходного напряжения; величина тока коллектора в 2 раза больше значения тока нагрузки (макс.). В качестве регулирующего транзистора подходят приборы КТ972А, КТ829А, КТ827А или их аналоги. На место VT2 можно взять какой-либо маломощный компонент, например, КТ203 или КТ361.

Назначение резисторов R1 и R2 — защита регулирующего транзистора от бросков напряжения при включении устройства.

Конденсаторный выпрямитель

На схеме обозначено:

R1 — резистор МЛТ-0,5, 51 Ом
R2 — резистор МЛТ-0,5, 100 Ом
R3 — резистор МЛТ-0,25, 1 кОм
C1 — конденсатор КБГ, 1,5 мкФ, 400 В
C2 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 25 В
D1-D4 — диодный мост КЦ402А
D5 — диод Д327Б
D6 — стабилитрон Д814Г
VT1 — транзистор КТ972А

В конденсаторном бестрансформаторном выпрямителе реализована автостабилизация выходного напряжения (11,6 В) за счет того, что выпрямительный мост подключается к конденсатору в другие моменты времени.

Транзистор VT1, включенный параллельно мосту, работает в режиме ключа. Его база соединена (через стабилитрон D6) с конденсатором С2.

Диод D5 отделяет емкость С2 от выхода диодного моста по постоянному току, чтобы исключить быстрый разряд накопительного конденсатора при отпирании VT1. Пока напряжение стабилизации на D6 больше, чем на С2, выпрямитель работает в обычном режиме.

Когда напряжение на С2 повышается, то открывается VT1, шунтирует выход моста и напряжение на нем скачкообразно падает до нуля. В результате падает напряжение и на С2 и стабилитрон с ключевым транзистором выключаются.

Далее весь цикл повторяется: повышение напряжения на С2, включение D6 и VT1 и т.д. Подобная автостабилизация напоминает процесс ШИ-регулировки в импульсных стабилизаторах напряжения. Только здесь частота следования импульсов и частота пульсаций выходного напряжения на C2 равны. Чтобы минимизировать потери, у ключевого транзистора должен быть достаточно большой коэффициент усиления.

Для увеличения выходного напряжения можно использовать последовательную цепь из двух низковольтных стабилитронов. Например, при двух Д814В (или Д814Д), емкости С1=2 мкФ и нагрузке R=250 Ом напряжение на выходе U=23-24 В.

Однополупериодный диодно-конденсаторный бестрансформаторный выпрямитель

На схеме обозначено:

R1 — резистор МЛТ-0,5, 51 Ом
R2 — резистор МЛТ-0,5, 100 Ом
R3 — резистор МЛТ-0,25, 1 кОм
C1 — конденсатор КБГ, 1,5 мкФ, 400 В
C2 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 25 В
D1 — диод Д237Б
D2 — диод Д327Б
D3 — стабилитрон Д814Г
VT1 — транзистор КТ972А

В таком выпрямителе выходное напряжение (11,6 В) стабилизируется аналогично. Транзистор VT1 соединен параллельно с диодом D1 и управляется обратной связью выход-стабилитрон D3. Повышение напряжения на накопительном конденсаторе С2 приводит к открыванию D3 и VT1.

В этот момент амплитуда полуволны напряжения, проходящей через диод D2 на накопительный конденсатор, падает почти до нуля. Напряжение на С2 понижается, транзистор VT1 снова закрывается и выходное напряжение повышается.

Поскольку длительность импульсов на входе диода D2 регулируется, напряжение на накопительном конденсаторе С2 остается стабилизированным.

В зависимости от того, какое выходное напряжение требуется (положительное или отрицательное), регулирующий транзистор VT1 выбирают типа p-n-p (-) или n-p-n (+). В обоих случаях D3 работает в импульсном режиме, потери в нем минимальны и теплоотвод для него не требуется.

Функция резисторов R1 и R2 в обоих схемах заключается в ограничении входного тока при включениях источника питания в сеть.

Внимание! Будьте осторожны при настройке и эксплуатации всех бестрансформаторных устройств, поскольку в них отсутствует гальваническая развязка от сети 220В.

Источник: https://elektricvdome.ru/bestransformatornye-bloki-pitaniya/

Миниатюрный бестрансформаторный сетевой блок питания

БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

Когда необходимо установить радиомикрофон на длительный срок, встает вопрос об организации его питания от сети 220 вольт. И хотя на сегодняшний день уже существует достаточно большое количество схем миниатюрных импульсных блоков питания, все они содержат достаточно «габаритный» элемент — импульсный трансформатор.

Доступных схем миниатюрных сетевых источников питания, без использования трансформатора — достаточно мало и практически все они используют высоковольтные конденсаторы в качестве реактивного, гасящего элемента. А эти конденсаторы имеют приличные габариты, что не очень хорошо для шпионской техники.

Поэтому создание бестрансформаторных источников питания, является интересной технической задачей.

Схема

Одной, из наиболее миниатюрных схем бестрансформаторного сетевого источника питания, которую мне удавалось реализовать на практике, является схема на микросхеме HV-2405E (datasheet на HV-2405E).

Впервые с этой микросхемой, я повстречался достаточно давно, обнаружив ее в миниатюрном зарядном устройстве для слухового аппарата. Недолго думая, я скопировал схему и через некоторое время успешно ее повторил.

С тех пор я собрал несколько экземпляров данного источника питания, которые показали достаточную надежность при эксплуатации. Схема содержит минимум деталей:

Схема сетевого миниатюрного сетевого блока питания на микросхеме HV-2405E

Детали

Особое внимание нужно уделить резисторам R1 и R2. Их общее сопротивление должно быть в районе 150 Ом, а рассеиваемая мощность — не менее 3-х ватт.

Я использовал SMD-резисторы типоразмера 2512 сопротивлением 27 Ом и рассеиваемой мощностью 1 Вт. в количестве 6 штук.
И хотя их рабочее напряжение по паспорту составляет 200 вольт, опыт показывает, что и при 220 вольтах они работают без пробоев.

Правда не все… Иногда просто нужно поменять производителя… Если размер БП — не критичен, можно использовать обычные, керамические резисторы соответствующей мощности.

Входной высоковольтный конденсатор может иметь емкость от 33 nF до 0,1 mkF. Настоятельно рекомендую применять высоковольтные конденсаторы серий X или Х2, так как они более стойки к пробоям.

Варистор, можно применить практически любой с рабочим напряжением 230-250В. Я использовал, варистор для SMD-монтажа, CU3225K250G от EPCOS.

Резистор R3 выбирается в зависимости от требуемого выходного напряжения. При сопротивлении 0 (замкнуты выходы 5 и 6), выходное напряжение чуть более 5-ти вольт. При сопротивлении 20 кОм, выходное напряжение — около 22-23 вольт.
Вместо резистора можно подключить стабилитрон, с необходимым напряжением стабилизации (от 5 до 21 в).

К остальным деталям особых требований нет, за исключением выбора рабочего напряжения электролитических конденсаторов. Формулы для расчета рабочего напряжения конденсаторов приведены на схеме.

Плата и сборка

Схема собрана на плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, размером 30х20 мм. С одной стороны платы размещены варистор, резисторы и высоковольтный конденсатор. Остальные элементы размещены с другой стороны платы.

Так как схема достаточно простая — разводку платы не привожу, каждый проектирует ее сам в зависимости от габаритов имеющихся деталей.
К собранной плате припаиваются провода для входного и выходного напряжения.

Плата подключается к сети и подбором резистора R3 получаем необходимое напряжение.

БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ!!!Все работы по подбору резистора нужно проводить при обесточенной схеме. Так как схема не имеет гальванической развязки с сетью, прикосновение к любой ее точке — чревато поражением электрическим током.

Собранная плата отмывается от флюса и в обязательном порядке покрывается 2-3 слоями кремнийорганического лака. Это необходимо для защиты от случайного поражения током при монтаже или демонтаже устройства. Для большей безопасности можно поместить собранную плату в термоусадочную трубку.

Получаем 3 вольта…

Минимальное напряжение, которое мне удалось получить с этого блока питания — 5,5В. Это в принципе подходит для питания большей части радиомикрофонов.

Но в некоторых случаях они требуют питания в районе 3-х вольт. Для этого я использую дополнительный преобразователь, собранный на интегральном регуляторе MIC5205-3.0.

Это миниатюрный регулятор в корпусе SOT-23-5, с выходным током до 150 мА.
Схема стаболизатора на 3 вольта

Наличие такого преобразователя, существенно снижает уровень помех и наводок, при использовании бестрансформаторного блока питания.

Заключение

Единственной проблемой при создании данного устройства может стать только покупка самой микросхемы HV-2405E (в свое время я заказывал ее в Германии). У нее якобы есть отечественный аналог — 1182EM, но я его не видел и не могу ручаться, что с данной «обвязкой» она заработает и обеспечит требуемые параметры…

P.S. К сожалению, у меня не осталось ни одного экземпляра вышеописанного устройства. Скорее всего,они были успешно выброшены на помойку во время очередной «разборки» накопившихся запасов и эта статья написана по материалам из рабочей тетради.

Июнь, 2010

Источник: http://gnativ.ru/bp/

Как из 220в получить 12в без трансформатора: варианты устройств, схемы

БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

Очень часто пользователей световых электроприборов и СБТ интересует: «Как без трансформатора из 220 вольт получить 12в или другое низкое напряжение?».

Обычно этим вопросом задаются владельцы электронной техники и аппаратуры, работающей от источников питания на понижающем сетевом трансформаторе.

Это тем более актуально, поскольку весогабаритные показатели блока питания (БП) нередко превосходят аналогичные параметры запитываемого гаджета или стационарного устройства.

Основные способы понижения

Например, «ходовой» трансформатор частоты 50 Гц с относительно небольшой мощностью 200 Вт, выполненный на трансформаторном железе, весит более 1 килограмма и стоит от 9–18 $. Это не только делает блок питания громоздким, но и значительно удорожает стоимость девайса.

На трансформаторах реализована классическая схема понижения и последующего преобразования переменного напряжения (АС) в постоянное (DС) по цепи «трансформатор → выпрямитель → стабилизатор».

Существует более сложная схема построения «выпрямитель → импульсный генератор → трансформатор → выпрямитель → стабилизатор» импульсного блока питания, обладающая меньшими габаритами.

Преимуществом приведенных схем является гальваническая развязка. При замыкании цепи нагрузки на «ноль» она предотвращает выход из строя аппаратуры и снижает опасность поражения человека электрическим током.

Однако самыми миниатюрными источниками питания 12 В являются бестрансформаторные блоки питания, в которых производится:

С помощью балластного конденсатора понижение напряжения.
При помощи балластного резистора гасится избыточное напряжение.
Нерегулируемым автотрансформатором снимается требуемое напряжение и сглаживается дросселем.

Балластный конденсатор

Сегодня весьма популярным среди радиолюбителей средством снижения напряжения стала установка гасящего конденсатора.

Этот универсальный способ повсеместно используется для питания светодиодных ламп и в зарядных устройствах маломощных аккумуляторных батарей.

Установка радиоэлемента в разрыв сети питания диодного моста позволяет получить требуемый ток в электрической цепи без рассеивания значительной мощности на тепло.

Схема простого конденсаторного (бестрансформаторного) блока питания с минимальным количеством радиоэлементов и напряжением 12 В мощностью 0,18 Вт выглядит следующим образом:

В качестве Р1 используется любое устройство, рассчитанное на постоянное напряжение 12 В с рабочим амперажом ≤ 0,15А. Конденсатор С1 – балластный, зашунтирован резистором R1.

Он предназначен для предотвращения поражения электрическим током от накопленного на пластинах конденсатора С1 заряда.

Со своим большим сопротивлением в сотни кОм резистор R1 не влияет на прохождение тока через емкость во время рабочей сессии.

Однако после завершения работы блока питания в течение времени , измеряемого несколькими секундами, через резистор проходит ток разряда обкладок конденсатора. Электролитический конденсатор С2, включенный параллельно нагрузке после диодного моста, сглаживает пульсации выпрямленного тока.

Заметно снизит зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки БП симбиоз выпрямителя и параметрического стабилизатора с регулирующим элементом. Осуществляется такая доработка впаиванием параллельно P1 стабилитрона на 12 вольт.

При помощи резистора

Способ подходит для запитки слаботочной нагрузки, например, светодиода или маломощного LED-светильника.

Основной недостаток резистивной схемы – низкий КПД по причине рассеивания большого количества активной мощности, затрачиваемой на нагрев резистора.

В самом простом варианте БП представляет собой делитель напряжения на резисторах, установленный после диодного выпрямителя, с нижнего плеча которого снимается напряжение.

Стабилизация осуществляется посредством изменения сопротивления одного из плеч делителя: номиналы резисторов подбираются таким образом, чтобы понизить выходное напряжение до приемлемых значений.

Автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки

В автотрансформаторе отсутствует вторичная обмотка: выходное напряжение снимается с одной единственной обмотки на тороидальном магнитопроводе, которая одновременно используется для подачи сетевого напряжения 220 В, 50 Гц.

Принцип действия аналогичен ЛАТР, только снимаемое с витков напряжение имеет определенную фиксированную величину. Поэтому замена силового трансформатора на автотрансформатор повышает КПД блока питания, заметно снижает размеры и вес девайса (при прочих равных условиях весогабаритные характеристики трансформатора в 1,5 раза больше заменяющего изделия).

Схема автотрансформатора с фиксированным напряжением U2.

Однако нерегулируемый автотрансформатор имеет существенный недостаток: он не защищает от бросков напряжения и наведенных в сети импульсов.

Низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ) пульсации, сетевые помехи и паразитные гармоники значительно снизятся, если в выходную цепь установить дроссель.

В тандеме с автотрансформатором используют дроссель с высокой индуктивностью ≤ 0,5–1,0 ГН, устанавливаемый последовательно с нагрузкой.

Индуктивный элемент накапливает в магнитном поле катушки энергию питающей сети, а затем отдает в нагрузку. Дроссель в электрической цепи противодействует изменению тока в электрической цепи.

При резком падении катушка поддерживает протекающий ток, а при резком повышении ограничивает, не давая быстро возрасти.

Компактные дроссели переменного тока применяются в бустерах энергосберегающих ламп и LED-драйверах, питающих светодиодные светильники.

Технические требования к конденсатору

Для бестрансформаторного БП подойдет конденсатор, рассчитанный на амплитудное (или большее) значение переменного напряжения. Если действующее значение напряжения равно 220 В, то амплитудное рассчитывается по формуле 220 * = 311 В (номинальное 400 В). Конденсаторы лучше выбрать плёночные, оптимально подходят емкостные элементы серии К73-17.

Микросхема линейного стабилизатора

Можно своими руками собрать простой драйвер (источник стабилизированного тока) на недорогой (0,3 $) микросхеме линейного стабилизатора LM317АMDT. На вход преобразователя DС-AC подается напряжение сети 220 В, 50 Гц.

Стабилизированное напряжение 12 В получается на ИМС с минимальным набором элементов в обвязке (в самом простом варианте используется только R1 и R2). Подбирая номинал резисторов, можно регулировать ток в нагрузке, при суммарном токе светодиодов до 0,3 А микросхема отлично работает без радиатора. Ниже приведена типовая схема устройства на микросхеме LM317:

Зарядное устройство

Самым бюджетным вариантом, безусловно, считается использование зарядного устройства (ЗУ) от сотового телефона. Плата зарядника имеет совсем небольшие габариты и подойдет для питания 12 В гаджета с мощностью ≤ P ном. блока питания.

Необходимо только заменить в ней однополупериодный выпрямитель на выпрямитель с удвоенным напряжением (добавляется по одному диоду и конденсатору). После модернизации получаем искомые 12 вольт с током 0.5А и полноценной развязкой от сети.

В качестве альтернативы, не требующей вмешательства в конструкцию, можно к выходу ЗУ через переходник подключается повышающий DС-DС преобразователь напряжения (например, 2-х амперный, размером 30мм х 17мм х 14мм, стоимостью 1$) с USB-разъемом. Требуется только выставить подстроечным резистором требуемое напряжение 12 В и подключить преобразователь к гаджету или стационарному электроприемному устройству.

Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту

В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:

аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
стационарные насосы для полива огородов;
аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
системы видеонаблюдения и сигнализации;
батареечные радиоприемники и плееры;
ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;

портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
паяльные станции и электропаяльники;
зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.

Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого.

Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.

Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.

Источник: https://OTransformatore.ru/vopros-otvet/kak-iz-220v-poluchit-12v-bez-transformatora/