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
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.