Alimentatori con un partitore di tensione del condensatore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Un alimentatore di rete con un condensatore di spegnimento (Fig. 1), infatti, è un partitore di tensione, in cui la spalla superiore è un condensatore e quella inferiore è un complesso circuito non lineare diodo-resistenza-condensatore. Questo determina gli svantaggi (e i vantaggi, ovviamente) di tali dispositivi.

Ris.1

Affinché la sorgente funzioni in un'ampia gamma di corrente di carico con elevata efficienza, è sufficiente rendere il partitore di tensione di ingresso puramente reattivo, ad esempio il condensatore (Fig. 2). Consente di stabilizzare ulteriormente la tensione di uscita della sorgente con una compensazione collegata in serie o un regolatore di commutazione, cosa che non può essere eseguita in una sorgente convenzionale con un condensatore di spegnimento. Come mostrato nell'articolo di S. Biryukov "Calcolo di un alimentatore di rete con un condensatore di spegnimento" - "Radio", 1997, n. 5, p. 48-50, - uno stabilizzatore seriale può essere utilizzato solo se la tensione al suo ingresso è limitata, il che riduce significativamente l'efficienza.

Ris.2

Si consiglia di utilizzare una sorgente con un partitore di tensione condensatore per il funzionamento congiunto con regolatori a commutazione. È l'ideale per un dispositivo che consuma bassa corrente per lungo tempo, ma a un certo punto richiede un forte aumento di essa. Un esempio è un dispositivo watchdog di appartamento basato su microcircuiti "MOS" con un'unità di attuazione su un relè e un dispositivo di segnalazione acustica.

La corrente assorbita dal divisore del condensatore avrà uno sfasamento di 90 gradi. rispetto alla tensione di rete, quindi il partitore di tensione sugli elementi reattivi non necessita di raffreddamento. Sulla base di quanto sopra, sembra che la corrente attraverso il divisore possa essere scelta arbitrariamente grande. Tuttavia, un aumento ingiustificato della corrente del divisore comporterà perdite attive nei fili e un aumento della massa e del volume del dispositivo. Pertanto, è consigliabile prendere la corrente attraverso il partitore di tensione entro 0,5 ... 3 della massima corrente di carico.

Il calcolo di una sorgente con un divisore capacitivo è semplice. Come segue dalla formula (2) nell'articolo citato, la tensione di uscita Uout e la corrente di uscita totale (diodo zener e carico Iout) della sorgente secondo lo schema 1,a sono correlate come segue:

Iout = 4fC1(2Uc-Uout).

Questa formula è adatta anche per calcolare una sorgente con un divisore di condensatori, in essa è sufficiente sostituire C1 con la capacità totale dei condensatori C1 e C2 collegati in parallelo, mostrata in Fig. 2. a Uc - su Uc2x (tensione sul condensatore C2 a RH = °°), ovvero Uc2x = = Uc-C1/(C1+C2). Allora 1out = 4f(C1+C2)xx[Uc-C1-i/2/(C1+C2)-Unbix] o dopo ovvie trasformazioni 1out = 4f-C1 [Uc^2 --out(1+C2/C1) ].

Poiché la caduta di tensione attraverso i diodi del ponte Ud a piccoli valori di Kout diventa evidente, otteniamo finalmente 1out = 4f-C1 [Uc ^ / 2- (Cout + 2Cd) (1 + + C2 / C1)].

Si può vedere dalla formula che a Рн=0 (cioè a Uout=0), la corrente Iout, se trascuriamo la caduta di tensione ai capi dei diodi, rimane la stessa del generatore assemblato secondo lo schema 1,a . La tensione all'uscita senza carico diminuisce: Uauxx \u1d \u2d Uc-C1 ^ / 2 / (C2 + CXNUMX) -XNUMXUn.

La capacità e la tensione operativa del condensatore C2 sono selezionate in base alla tensione di uscita richiesta - il rapporto tra i valori di capacità C1 / C2 è inversamente proporzionale ai valori della tensione che cade su C1 e C2. Ad esempio, se C1" = 1 μF e C2 = 4 μF, la tensione Uc1 sarà pari a 4/5 della tensione di rete e Uc2 \u5d Uc / 220, che a una tensione di rete Uc = 186 V corrisponde a 44 e 1,5 V. È necessario tenere conto del fatto che il valore di ampiezza della tensione è quasi XNUMX volte superiore a quello attuale e selezionare i condensatori per l'appropriato tensione nominale.

Nonostante il fatto che teoricamente i condensatori in un circuito AC non consumino energia, in realtà al loro interno può essere generato del calore a causa della presenza di perdite. È possibile verificare in anticipo l'idoneità del condensatore all'uso nella sorgente semplicemente collegandolo alla rete e stimando la temperatura dell'involucro dopo mezz'ora. Se il condensatore C1 ha il tempo di riscaldarsi notevolmente, dovrebbe essere considerato inadatto all'uso nella sorgente.

I condensatori speciali per installazioni elettriche industriali praticamente non si riscaldano: sono progettati per un'elevata potenza reattiva. Tali condensatori sono utilizzati nelle lampade fluorescenti, nei reattori di motori elettrici asincroni, ecc.

Ris.3

Di seguito sono riportati due pratici circuiti di alimentazione con un divisore di condensatori: uno per uso generale a cinque volt (Fig. 3) per una corrente di carico fino a 0,3 A e un gruppo di continuità per orologi elettronico-meccanici al quarzo (Fig. 4).

Ris.4

Il partitore di tensione di una sorgente a cinque volt è costituito da un condensatore di carta C1 e due condensatori di ossido C2 e C3, che formano una spalla non polare con una capacità di 100 microfarad. I diodi polarizzatori per la coppia di ossidi sono diodi a ponte sinistri secondo lo schema. Con i valori nominali degli elementi indicati nel diagramma, la corrente di chiusura (a Rn = 0) è 600 mA, la tensione ai capi del condensatore C4 in assenza di carico è 27 V.

Gli orologi elettromeccanici sono solitamente alimentati da una singola cella galvanica con una tensione di 1,5 V. La sorgente proposta genera una tensione di 1,4 V con una corrente di carico media di 1 mA. La tensione rimossa dal partitore C1C2 rettifica il nodo sugli elementi VD1, VD2, C3. Senza carico, la tensione sul condensatore C3 non supera i 12V.

Autore: O. Khovaiko, Mosca; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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