Трансформаторные блоки питания

Как сделать блок питания?

У начинающего радиолюбителя когда-нибудь возникнет вопрос: как сделать простой блок питания самостоятельно в домашних условиях.

Перво-наперво необходимо определить, какой именно блок питания нужен и для каких точно целей. Блоки питания могут использоваться в разных сферах многими домашними мастерами.

Для того, чтобы сделать самостоятельно блок питания, необходимо разобраться с тем, как он устроен и как работает. Это поможет в дальнейшем осуществлять небольшой ремонт устройства при необходимости.

Определяем, какой именно блок нужен – регулируемый либо нет. Заранее, перед выполнением работ, необходимо найти все инструкции и схемы блоков питания, которые помогут сделать нужный вам прибор.

Регулируемый – это прибор, у которого можно изменить выходное напряжение (допускается изменение в пределах от 3 до 12 вольт). Например, если мы хотим получить 7 или 10 вольт – нам нужно будет всего лишь повернуть ручку регулятора.

Нерегулируемый прибор – имеет фиксированное выходное напряжение, которое нельзя изменить. К примеру, блок питания «Электроника» Д2-27 нельзя регулировать, и он выдает на выходе всегда 12 вольт.

Самые интересные для радиолюбителей являются регулируемые блоки питания. Они позволяют запитать достаточно много устройств (самодельных либо промышленных), которым понадобится разное напряжение питания.

Фото самодельного блока питания можно найти в журналах для радиолюбителей либо в интернете.

Самодельный регулированный блок на одном транзисторе

Какой можно сделать самому самый простой регулированный блок питания? Это получится сделать на микросхеме lm317. Она уже сама с собой представляет почти блок питания. На ней можно изготовить как регулируемый по напряжению блок питания, так и потоку. В этом видео уроке показано устройство с регулировкой напряжения. Мастер нашёл несложную схему. Входное напряжение максимальное 40 вольт. Выходное от 1,2 до 37 вольта. Максимальный выходной ток 1,5 ампер.

Без теплоотвода, без радиатора максимальная мощность может быть всего 1 ватт. А с радиатором 10 ватт. Список радиодеталей.
Приступаем к сборке

Подключим на выход устройства электронную нагрузку. Посмотрим, насколько хорошо держит ток. Выставляем на минимум. 7,7 вольта, 30 миллиампер.

Всё регулируется. Выставим 3 вольта и добавим ток. На блоке питания выставим ограничения только побольше. Переводим тумблер в верхнее положение. Сейчас 0,5 ампера. Микросхема начал разогреваться. Без теплоотвода делать нечего. Нашёл какую-то пластину, ненадолго, но хватит. Попробуем еще раз. Есть просадка. Но блок работает. Регулировка напряжения идёт. Можем вставить этой схеме зачёт.

Видео Radioblogful. Видеоблог паяльщика.

БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

Понадобился мне блок питания для самодельной мини-дрели, сделанной из моторчика на 17 Вольт. Пересмотрел много схем различных БП, но во всех использовался трансформатор, которого у меня нету, а покупать как-то неохота. Тогда решил поступить проще и собрать бестрансформаторный блок питания на данное напряжение — 17 Вольт. Схема довольно простая, на такой готовый блок питания нужно подавать 220 вольт переменного напряжения, короче питать схему от розетки, а на выходе мы получаем 17 вольт постоянного напряжения. Обычно источники питания такого типа применяют во всяких небольших бытовых вещах, например в фонарике с аккумулятором, в качестве зарядного, где нужен небольшой ток, до 150 mA или в электробритвах.

Принципиальная схема бестрансформаторного блока питания


Итак, детали для схемы. Вот так выглядят высоковольтные металлопленочные конденсаторы (те что красные), и слева от них электролитический конденсатор на 100 мкФ.


Вместо микросхемы 78l08 можно использовать такие стабилизаторы напряжения, как КР1157ЕН5А (78l08) или КР1157ЕН5А (7905).


Если отсутствует выпрямительный диод 1N4007, то его можно заменить на 1N5399 или 1N5408, которые рассчитаны на более высокий ток. Серый кружок на диоде обозначает его катод.


Резистор R1 взял на 5W, а R2 — на 2W, для страховки, хотя оба можно было применять и на 0,5 Вт.


Стабилитрон BZV85C24 (1N4749), рассчитан на мощность 1,5 W, и на напряжение до 24 вольт, заменить его можно отечественным 2С524А.


Этот бестрансформаторный БП собрал без регулировки выходного напряжения, но если вы хотите организовать такую функцию, то просто подключите к выводу 2 микросхемы 78L08 переменный резистор примерно на 1 кОм, а второй его вывод — к минусу схемы.


Плата к схеме бестрансформаторного блока питания конечно есть, формат лэй, скачать можно тут. Думаю вы поняли, что диоды без пометки — это 1n4007.


Готовую конструкцию нужно обязательно поместить в пластиковый корпус, из-за того что включенная в сеть схема находиться под напряжением 220 вольт и прикасаться к ней ни в коем случае нельзя!


На этих фото вы можете видеть напряжение на входе, то есть напряжение в розетке, и сколько вольт мы получаем на выходе БП.

Видео работы схемы бестрансформаторного БП

Большим плюсом этой схемы можно считать очень скромные размеры готового устройства, ведь благодаря отсутствию трансформатора этот БП можно сделать маленьким, и относительно недорогая стоимость деталей для схемы. Минусом схемы можно считать то, что есть опасность случайно дотронуться к работающему источнику и получить удар током. Автор статьи — egoruch72.

Форум по ИП

Обсудить статью БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

radioskot.ru

Из 220В получаем 12В

Существует несколько вариантов ответа на вопрос, как сделать питание для электронных приборов 12 вольт;

  • Снижение напряжения без использования трансформатора;
  • Сетевой понижающий трансформатор 220В 50 герц;
  • Импульсный конвертор напряжения совместно с линейным преобразователем.
  • Получение пониженного напряжения по схеме без сетевого трансформатора.

Существуют три метода преобразования 220В в 12В, без входного трансформатора:

  • Снижение напряжения, используя балластный конденсатор. Такой метод применяется для питания электронных приборов малой мощности: LED ламп, перезарядки маломощных аккумуляторов и т. п. Несмотря на ненадежность метода и низкий cos ϕ, схема применяется в недорогих устройствах.
  • Снижение напряжения, используя резистор. При существенных недостатках этот метод применяется для питания нагрузки с очень малым потреблением мощности, например, светодиода. Его ключевой недостаток – значительные теплопотери на резисторе.
  • Применение автотрансформатора либо дросселя с аналогичной обмоткой.

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).

Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.

На КРЕНке

Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.

Крены для микросхем

Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.

Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).

Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке аккумуляторной батареи. Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.

На двух транзисторах

На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.

Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.

Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.

На операционном усилителе (на ОУ)

Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.

При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.

Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.

Схема выпрямителя с импульсным выпрямителем

Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.

Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.

Радиолюбитель

Простой регулируемый блок питания радиолюбительских устройств на двух транзисторах.

Одним из основных приборов мастерской радиолюбителя является лабораторный блок питания. Собирая какую-либо схему, радиолюбителю для ее отладки, проверки необходим источник питания. В этой статье, на сайте Радиолюбитель, мы рассмотрим следующую радиолюбительскую схему: простой в сборке, не имеющий дефицитных деталей источник питания для радиолюбительских устройств.

Данный блок питания, в зависимости от примененных деталей, позволяет получить на выходе регулируемое напряжение 0-12V, при силе тока до 1,5 А.

Рассмотрим электрическую схему.

Трансформатор Tr1 понижает сетевое напряжение 220V до напряжения 15-18V которое поступает на выпрямитель VDS1 собранный по мостовой схеме из четырех диодов. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Далее напряжение поступает на стабилизатор напряжения выполненный на стабилитроне VD1 и составном эмиттерном повторители на транзисторах VT1 и VT2. С помощью переменного резистора R6 регулируется напряжение на выходе блока питания.

Применяемые детали:

Трансформатор – любой, со вторичной обмоткой рассчитанной на выходное напряжение 15-18 вольт и силу тока -2 – 3 ампера (т.е. мощность трансформатора должна быть около 40 ватт). Можно использовать трансформатор от старых советских телевизоров ТВК-110Л, но при этом ток нагрузки должен быть менее 1 ампера. Стабилитрон — Д814Г. В принципе можно использовать любой стабилитрон из этой серии, что может повлиять только на максимальное выходное напряжение. Ниже приводится таблица с характеристиками стабилитронов серии Д814:

Внешний вид стабилитрона:

Транзистор VT1 – любой из серии КТ315 (А-Е). Ниже приводятся характеристики транзисторов этой серии:

Внешний вид транзистора:

Транзистор VT2 – КТ815. Для получения большего выходного тока можно применить транзисторы из серии КТ817. Транзистор обязательно должен располагаться на радиаторе не менее 10-15 кв.см. Ниже приведены характеристики транзисторов:

Внешний вид тразистора:

Диодный мост собран на диодах Д226:

Внешний вид диода:

Если в схеме будет использован более мощный транзистор VT2, то диоды можно заменить на КД202: Внешний вид диода:

Конденсатор С1 – электролитический емкостью не менее 2200 микрофарад и рабочее напряжение не менее 25 вольт. Можно использовать конденсаторы меньшей емкостью соединив их параллельно.

Данная схема не нуждается в налаживании, но надо иметь ввиду, что в схеме нет защиты от перегрузки и чтобы не спалить детали не подключайте к блоку питания схемы с током нагрузки более 1,5 ампера. Монтаж схемы можно выполнить навесным способом.

Советы по эксплуатации сетевого шуруповерта

Эксперты рекомендуют следовать определенным правилам всем, кто решился на реконструкцию шуруповерта и конструирование блока питания 12В для шуруповерта своими руками. Инструкция по модернизации инструмента включает такие советы:

  1. Сетевой шуруповерт можно эксплуатировать сколько угодно и не беспокоиться о том, что батарея разрядится. Однако такому инструменту необходим отдых. Потому делайте пятиминутные перерывы во избежание перегрева или перегрузки инструмента.
  2. Работая с шуруповертом, не забывайте крепить провод в области локтя. Так эксплуатировать прибор будет удобнее, а шнур не будет мешать при ввинчивании шурупов.
  3. Проводите систематическую очистку блока питания шуруповерта от скоплений пыли и грязевых отложений.
  4. Новый аккумулятор предусмотрен заземлением.
  5. Не применяйте для подключения к сети больше одного удлинителя.
  6. Такой прибор не рекомендуется для использования в высотных работах (от двух метров).

Придерживаясь вышеописанных рекомендаций, вы сможете эксплуатировать шуруповерт дольше и продлить его рабочее состояние, надолго отложив покупку нового инструмента.

Теперь вы знаете, какой блок питания нужен для шуруповерта 12В, и какие материалы использовать для того, чтобы сделать такую конструкцию самостоятельно в домашних условиях. Нет необходимости заменять старый шуруповерт на новый. Радикальное решение стоит принимать, только если агрегат полностью вышел из строя, а «сдохший» аккумулятор — не проблема для умельца. Достаточно лишь иметь понятие о радиотехнике и вооружиться паяльником. Тогда и справиться с поставленной задачей будет проще.

Регулировка напряжения в стиле ретро

Да, именно так можно назвать осуществление регулировки подобным образом. Для реализации необходимо вторичную обмотку трансформатора перемотать и сделать несколько выводов в зависимости от того, какой шаг изменения напряжения и диапазон вам нужен. Например, лабораторный блок питания 30В 10А с шагом в 1 вольт должен иметь 30 выводов. Между выпрямителем и трансформатором необходимо установить переключатель. Вряд ли получится найти на 30 положений, а если и найдете, то его габариты окажутся очень большими. Для монтажа в небольшом корпусе он явно не подойдет, поэтому лучше использовать для изготовления стандартные напряжения – 5, 9, 12, 18, 24, 30 вольт. Этого вполне достаточно для удобного пользования устройством в домашней мастерской.

Для изготовления и расчета вторичной обмотки трансформатора вам нужно сделать следующее:

  1. Определить, какое напряжение собирается одним витком обмотки. Для удобства намотайте 10 витков, включите трансформатор в сеть и проведите замер напряжения. Полученное значение разделите на 10.
  2. Проведите намотку вторичной обмотки, предварительно отключив трансформатор от сети. Если у вас получилось, что один виток собирает 0,5 В, то для получения 5 В вам требуется сделать отвод от 10-го витка. И по подобной схеме делаете отводы для остальных стандартных значений напряжений.

Сделать подобный лабораторный блок питания своими руками под силу каждому, а самое главное – не требуется паять схему на транзисторах. Выводы вторичной обмотки соединяете с переключателем, чтобы значения напряжений изменялись от меньшего к большему. Центральный вывод переключателя соединяется с выпрямителем, нижний по схеме вывод трансформатора подается на корпус устройства.

Диоды

Выбор диодов определяется силой тока на вторичной обмотке. Для данных целей подойдут кремниевые полупроводники, только не высокочастотные, поскольку те предназначены для выполнения других задач.

После диодного моста настоятельно рекомендуется в схеме предусмотреть стабилитрон с подходящими параметрами, поскольку в течение дня далеко не факт, что входное напряжение будет стабильно 220 вольт. Если подать на первичную обмотку большее напряжение, то выходное тоже будет больше чем 12 вольт.

  • Что такое промежуточное реле: конструкция, принцип действия, устройство и идеи по применению (115 фото)

  • Как работает реле контроля напряжения: принцип работы защиты и нюансы подключения реле контроля для дома или квартиры

  • Что такое импульсное реле: принцип работы, виды, описание устройств и схемы подключения. 155 фото реле импульсного типа и видео инструкция по монтажу

Как собрать лабораторный блок из китайских модулей

На торговых площадках в интернете можно приобрести готовые китайские модули, на основе которых можно построить неплохой лабораторный источник питания.

ЛБП строится по структуре линейного источника, но составляющие имеют совершенно другой принцип работы. Так, вместо обмоточного трансформатора можно применить плату WX-DC2416 36V-5, которая при питании от сети 220 вольт переменного тока на выходе выдает 36 вольт постоянного при токе до 5 А.

Плата импульсного преобразователя 220VAC/26VDC.

В качестве стабилизатора можно применить плату на базе микросхемы LM2596. В продаже имеется несколько вариантов таких плат, удобнее всего использовать модуль с готовым техническим решением по регулировке максимального тока. Отличить такой модуль можно по наличию трех (а не одного) подстроечных резисторов на плате.

Плата на базе LM2596 с регулировкой максимального тока, расположение выводов и потенциометров.

При подаче на вход 35 вольт путем регулировки на выходе можно получить 1,5..30 вольт постоянного напряжения. Производитель декларирует наибольший ток в 3 ампера, но на практике уже при токах, превышающих 1 А микросхема начинает греться. Для отдачи максимальной мощности нужен дополнительный радиатор достаточной площади. Есть сведения, что микросхема комфортно работает и при нагрузке до 4 А при условии организации принудительного обдува теплоотвода.

Для оперативной регулировки надо выпаять два крайних подстроечных резистора и заменить их потенциометрами, которые надо вывести на переднюю панель блока питания. Чтобы получился полноценный блок питания надо добавить еще прибор для измерения тока и напряжения. Его также можно приобрести через интернет. Удобнее применять измеритель в едином блоке, чем два прибора отдельно.

Цифровой блок вольтметр-амперметр.

Осталось только добавить тумблер питания, клеммник для подключения потребителя, связать модули в единую систему и поместить в корпус. По габаритам неплохо подойдет корпус от неисправного компьютерного блока питания.

Соединение китайских модулей в БП.

Некоторые пользователи жалуются, что выходное напряжение грязновато. Это не удивительно, ведь блок питания импульсный. Если это не устраивает владельца БП, можно попробовать исправить проблему установкой дополнительных конденсаторов (показаны на схеме). Емкость подбирается экспериментально, но не менее 1000 мкФ.

Для наглядности рекомендуем к просмотру серию тематических видеороликов.

Лабораторный источник питания при самостоятельном изготовлении обходится совсем недорого. Многие комплектующие могут быть извлечены из куч радиохлама, имеющегося у каждого любителя электронных самоделок. Но служить ЛБП будет долго и принесет большую пользу.

Блок питания

Мы не будем рассматривать покупку каких-либо блоков или трансформаторов, если уж и покупать, то
новую батарею! Мы рассмотрим возможность использовать то, что есть под рукой. Скажу сразу —
зарядное устройство от того же шуруповерта подойдет лишь для сверления переспелых бананов,
мощность его слишком низкая.

В идеале подойдет понижающий, мощный трансформатор 12 В, например от компьютерного бесперебойника. Мощность
такого трансформатора обычно 350-500 ватт. Но у меня не было в наличии такого трансформатора, зато было много
компьютерных блоков питания. Уверен, что если у кого-то имеется различный электронный хлам, компьютерные АТХ
в нем обязательно завалялись.

Это один из первых представителей компьютерных АТХ блоков питания.

Компьютерный АТХ-блок вполне подходит для шуруповерта, нагрузочная способность по шине +12 вольт позволяет
снять токи 10-20 ампер. Хочется развеять небольшой миф — запихать блок в корпус батареи шуруповерта не получится,
уж слишком большая плата у АТХ. Придется делать блоку отдельный корпус или оставить его в родном,
металлическом корпусе. Недостаток родного корпуса — чувствительность к пыли, а ведь даже самый маленький ремонт —
это много пыли.

Довольно слабенький блок, по шине +12В нагрузка всего 10 А. По возможности, лучше выбирать блоки с более мощной
двенадцативольтовой шиной.

По форме сигнала выходного напряжения

Электронные устройства в виде преобразователей или инверторов различаются в зависимости от формы сигнала в выходном напряжении:

  • Модифицированный вариант, представленный плавной синусоидой, измененной до трапециевидной, прямоугольной или даже треугольной формы. Такие устройства характеризуются ограниченной областью использования и пригодны для потребителей, представленных осветительными и нагревательными приборами. Чтобы обеспечить функционирование оборудования с индуктивной нагрузкой, инверторная мощность должна иметь значительный запас, что обусловлено высоким пусковым током.
  • Вариант «чистой» синусоиды используются в питании любого вида нагрузки, а также позволяют обеспечить надежное и стабильное функционирование высокочувствительного оборудования. Значительная часть инверторов такого вида имеет зарядное устройство встроенного типа, благодаря чему используется в качестве источника бесперебойного питания.
  • Гибридный вариант подходит для обеспечения схем электрического снабжения, рассчитанных на обслуживание нескольких источников питания. В устройстве есть возможность использовать определенный вид приоритетного источника энергии или использовать сразу несколько вариантов с целью зарядка аккумуляторной батареи.

Преобразователь напряжения 12-220 самодельный

При выборе устройства следует обратить внимание на доступность альтернативных источников энергии, что позволяет быстро окупить приобретенное, достаточно дорогостоящее оборудование. Приобретаемое устройство должно иметь оптимальные показатели номинальной мощности, защиту от перегревов и замыканий, систему пассивного и активного охлаждения, а также достаточный для функционирования КПД.. Приобретаемое устройство должно иметь оптимальные показатели номинальной мощности, защиту от перегревов и замыканий, систему пассивного и активного охлаждения, а также достаточный для функционирования КПД

Приобретаемое устройство должно иметь оптимальные показатели номинальной мощности, защиту от перегревов и замыканий, систему пассивного и активного охлаждения, а также достаточный для функционирования КПД.

Блок питания повышенной мощности

Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP2955. Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.

Транзисторы Дарлингтона типа TIP2955

Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения. Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями (на схеме не показано).

На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным.

Подключение одного составного транзистора Дарлингтона

Внимание! Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути

В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах.

Однополупериодный выпрямитель.

Схема однополупериодного выпрямителя выглядит следующим образом:

Пусть на входе у нас переменное напряжение, меняющееся по синусоидальному закону:

Резистор же R_н играет роль нагрузки. То есть мы должны обеспечить протекание через него постоянного тока. Давайте разберемся как эта простейшая схема сможет решить нашу задачу!

Итак, диод D_1 пропускает ток только в одном направлении, в те моменты, когда к нему приложено прямое смещение, что соответствует положительным полупериодам (U_{вх}\gt0) входного сигнала. Когда к диоду будет приложено обратное смещение (отрицательные полупериоды), он будет закрыт и по цепи будет протекать только незначительный обратный ток. И в результате сигнал на нагрузке будет выглядеть так:

Обратным током обычно можно пренебречь, поэтому в итоге мы получаем, что ток через нагрузку протекает только в одном направлении. Но назвать его постоянным не представляется возможным Ток через нагрузку хоть и является выпрямленным (протекает только в одном направлении), но носит пульсирующий характер.

Для сглаживания этих пульсаций в схему выпрямителя тока обычно добавляется конденсатор:

Идея заключается в том, что во время положительного полупериода, конденсатор заряжается (запасает энергию). А во время отрицательного полупериода конденсатор, напротив, разряжается (отдает энергию в нагрузку).

Таким образом, за счет накопленной энергии конденсатор обеспечивает протекание тока через нагрузку и в отрицательные полупериоды входного сигнала. При этом емкость конденсатора должна быть достаточной для того, чтобы он не успевал разряжаться за время, равное половине периода.

Проверяем напряжение на нагрузке для этой схемы:

В точке 1 конденсатор заряжен до напряжения U_1. Далее входное напряжение понижается, а конденсатор, в свою очередь, начинает разряжаться на нагрузку. Поэтому выходное напряжение не падает до нуля вслед за входным.

В точке 2 конденсатор успел разрядиться до напряжения U_2. В то же время значение входного сигнала также становится равным этой же величине, поэтому конденсатор снова начинает заряжаться. И эти процессы в дальнейшем циклически повторяются.

А теперь поэкспериментируем и используем в схеме однополупериодного выпрямителя конденсатор меньшей емкости:

И здесь мы видим, что конденсатор из-за меньшей емкости успевает разрядиться гораздо сильнее, и это приводит к увеличению пульсаций, а следовательно к ухудшению работы всей схемы.

На промышленных частотах 50 – 60 Гц однополупериодный выпрямитель практически не применяется из-за того, что для таких частот потребуются конденсаторы с очень большой емкостью (а значит и внушительными габаритами).

Смотрите сами, чем ниже частота, тем больше период сигнала (а вместе с тем, и длительности положительного и отрицательного полупериодов). А чем больше длительность отрицательного полупериода, тем дольше конденсатор должен быть способен разряжаться на нагрузку. А это уже требует большей емкости.

Таким образом, на более низких частотах в силу своих ограничений эта схема не нашла широкого применения. Однако, на частотах в несколько десятков КГц однополупериодный выпрямитель используется вполне успешно.

Рассмотрим преимущества и недостатки однополупериодного выпрямителя:

  • К основным достоинствам схемы, в первую очередь, конечно же, можно отнести простоту и, соответственно, небольшую себестоимость – используется всего один диод.
  • Кроме того, снижено падение напряжения. , при протекании тока через диод на нем самом падает определенное напряжение. По сравнению с мостовой схемой (которую мы разберем в следующей статье), ток протекает только через один диод (а не через два), а значит и падение напряжения меньше.

Основных недостатков также можно выделить несколько:

  • Схема использует энергию только положительного полупериода входного сигнала. То есть половина полезной энергии, которую также можно было бы использовать, уходит просто в никуда. В связи с этим КПД выпрямителя крайне низок.
  • И даже с использованием сглаживающих конденсаторов величина пульсаций довольно-таки значительна, что также является очень серьезным недостатком.

Итак, давайте резюмируем! Мы разобрали схему и принцип работы однофазного однополупериодного выпрямителя тока, а в следующей статье перейдем к более сложным схемам выпрямителей, не пропустите!