5.1 Нестабілізоване джерело живлення
Силовий трансформатор
Трансформатор необхідний для зниження змінної напруги мережі 220 В до рівня, необхідного для роботи транзисторів, мікросхем та інших електронних пристроїв. Напруга на обмотках трансформатора визначаються в ефективних (діючих) значеннях. Показаний на рис. 5.1 трансформатор позначається в документації як понижуючий з 220 на 24 В із середньою точкою; при подачі на первинну обмотку цього трансформатора 220 В (еф.) на вторинній обмотці його між контактами 1 і 2 буде напруга 24 В (еф.). Третій провід, що йде від середини вторинної обмотки, називається середньою точкою (СТ). Напруга між контактами СТ і 1 чи СТ і 2 дорівнює 12 В (еф).
а б
а - амплітуда напруги для додатного напівперіоду,
б - амплітуда напруги для від'ємного напівперіоду
Рисунок 5.1 – Робота силового трансформатора
На цьому ж рисунку показана синусоїдальна напруга, яку можна побачити на екрані осцилографа. Максимальне миттєве значення Емакс зв'язане з ефективним значенням Ееф співвідношенням:
Емакс = 1.4-Ееф, (5.1)
На рис. 5.1,а полярність напруги дана для додатного півперіоду вхідної напруги; для від'ємного півперіоду полярність показана на рис. 5.1,6.
Випростовуючі діоди і конденсатор фільтра
Випростовувачі - це пристрої, що призначені для перетворення змінного струму в постійний. Для малопотужних випростовувачів (до сотень ват), які живляться від однофазної мережі змінного струму найбільш характерним є режим роботи на ємнісний фільтр. При цьому ємність (конденсатор) встановлюється на виході випростовувача паралельно навантаженню. Така схема включення дає змогу зменшити величину змінної складової випростаної напруги.
Чотири діоди на рис. 5.2,а утворюють структуру у виді ромба, названу двохпівперіодним мостовим випростовувачем. Цей випростовувач включений між контактами 1 і 2 трансформатора, зображеного на рис. 5.1.
а б
а- без конденсатора фільтра,
а – з конденсатором фільтра
Рисунок 5.2 - Нестабілізоване джерело живлення
При додатній напрузі на контакті 1 щодо контакту 2 проводять діоди VDi і VD2. При зворотній полярності напруги, між контактами 1 і 2 проводять діоди VD3 і VD4. В результаті між вихідними контактами моста виділяється пульсуюча напруга однієї полярності.
Пульсуюча напруга на рис. 5.2,а, хоч і містить постійну складову, не є постійною, тому ми підключимо до вихідних контактів мостового випростовувача фільтруючий конденсатор, як показано на рис. 5.2,б. Цей конденсатор згладжує пульсації і забезпечує одержання майже незмінної напруги постійного струму Uh. Як фільтруючий використовують електролітичний конденсатор великої ємності.
На виході схеми рис. 5.2,б включений тільки конденсатор фільтра. Про таке нестабілізоване джерело живлення говорять, що воно не має навантаження. Це означає, що на виході джерела протікає струм холостого ходу. Зазвичай максимально очікуваний струм навантаження чи повного навантаження, що має віддавати джерело живлення, наперед відомий. Це навантаження моделюється резистором Rh (рис. 5.3,а).
Як вказувалося, напруга на навантаженні в нестабілізованому джерелі при зміні струму навантаження змінюється. Нижче розглянуто, як це відбувається [11].
а
б
а - ланка навантаження і фільтрації,
б – вихідні сигнали схеми
Рисунок 5.3 – Робота навантаження джерела живлення