Мережевий джерело живлення з гасить конденсатором (рис. 1), по суті, є дільник напруги, у якого верхнє плече - конденсатор, а нижня являє собою складну нелінійну діодно-резисторно-конденсаторну ланцюг. Цим і визначені недоліки (і гідності, звичайно) таких пристроїв.
Рис.1
Для того щоб співрозмовник міг працювати в широкому інтервалі струму навантаження з високим ККД, досить вхідний дільник напруги виконати чисто реактивним, наприклад, конденсаторним (рис. 2). Він дозволяє додатково стабілізувати вихідну напругу джерела послідовно включеним компенсаційних або імпульсним стабілізатором, чого не можна робити в звичайному джерелі з гасить конденсатором. Як показано в статті С. Бірюкова "Розрахунок мережевого джерела живлення з гасить конденсатором" - "Радіо", 1997, № 5, с. 48-50, - послідовний стабілізатор можна використовувати тільки при обмеженні напруги на його вході, що знову-таки помітно знижує ККД.
Рис.2
Джерело з конденсаторним дільником напруги доцільно використовувати для спільної роботи з імпульсними стабілізаторами. Ідеально підходить для пристрою, довгостроково споживає малий струм, але вимагає в певний момент різкого його збільшення. Приклад - квартирне сторожове пристрій на мікросхемах "МОП з виконавчим вузлом на реле та звуковому сигналізаторі.
Струм, споживаний конденсаторним дільником, буде мати фазовий зсув в 90 град. щодо напруги мережі, тому дільник напруги на реактивних елементах не вимагає охолодження. Виходячи з вищесказаного, струм через дільник начебто можна вибрати як завгодно великим. Проте невиправдане збільшення струму дільника призведе до активних втрат в проводах і до збільшення маси і об'єму пристрою. Тому доцільно прийняти струм через дільник напруги в межах 0,5...3 від максимального струму навантаження.
Розрахунок джерела з ємнісним дільником нескладний. Як випливає з формули (2) у згаданій статті, вихідна напруга Uвих і повний вихідний струм (стабілітрона і навантаження Івих) джерела за схемою 1,а пов'язані наступним чином:
Івих = 4fC1(2Uc-Uвих).
Ця формула придатна і для розрахунку джерела з конденсаторним дільником, в ній просто треба замінити С1 на сумарну ємність паралельно з'єднаних конденсаторів С1 і С2, показаних на рис. 2. a Uc - на Uc2x (напруга на конденсаторі С2 при RH = °°), тобто Uc2x = = Uc-C1/(C1+C2). Тоді 1вых = 4f(C1+C2)x x[Uc-C1-i/2/(C1+C2)-Unbix] або після очевидних перетворень 1вых = 4f-C1 [Uc^2 --ивых(1+С2/С1)].
Оскільки падіння напруги на діодах мосту Uд при малих значеннях Квых стає помітним, отримаємо остаточно 1вых = 4f-C1 [Uc^/2- (Цвых + 2Цд) (1 + +С2/С1)].
З формули видно, що при Рн=0 (тобто при u вих=0) струм Івих, якщо знехтувати падінням напруги на діодах, залишається таким же, як у джерела живлення, зібраного за схемою 1 ,а. Напруга на виході без навантаження зменшується: Uauxx = =Uc-C1^/2/(C1+C2)-2Un.
Ємність і робоча напруга конденсатора С2 вибирають, виходячи з необхідної вихідної напруги - співвідношення значень ємності С1/С2 назад пропорційно значенням падаючого на С1і С2 напруги. Наприклад, якщо С1" =1 мкФ, а С2=4 мкФ, напруга Uc1 буде дорівнює 4/5 напруги мережі, a Uc2=Uc/5, що при напрузі мережі Uc = 220 В відповідає 186 і 44 Ст. Необхідно врахувати, що амплітудне значення напруги майже в 1,5 раза перевищує чинний, і вибрати конденсатори на відповідне номінальна напруга.
Незважаючи на те, що теоретично конденсатори в ланцюзі змінного струму потужністю не споживають, реально в них через наявність втрат може виділятися певна кількість тепла. Перевірити заздалегідь придатність конденсатора для використання в джерелі можна, просто підключивши його до електромережі і оцінивши температуру корпусу через півгодини. Якщо конденсатор С1 встигає помітно розігрітися, його слід вважати непридатним для використання в джерелі.
Практично не нагріваються спеціальні конденсатори для промислових електроустановок - вони розраховані на велику реактивну потужність. Такі конденсатори використовують у люмінесцентних світильниках, пускорегулювальних пристроях асинхронних електродвигунів і т. п.
Рис.3
Нижче представлені дві практичні схеми джерел живлення з конденсаторним дільником: пятивольтный загального призначення (рис. 3) на струм навантаження до 0,3 А і джерело безперебійного живлення для кварцованных електронно-механічних годинників (рис. 4).
Рис.4
Дільник напруги пятивольтного джерела складається з паперового конденсатора С1 і двох оксидних С2 і С3, утворюють нижнє за схемою неполярні плече ємністю 100 мкФ. Поляризующими діодами для оксидної пари служать ліві за схемою діоди мосту. При номіналах елементів, зазначених на схемі, струм замикання (при Rн=0) дорівнює 600 мА, напруга на конденсаторі С4 в відсутність навантаження - 27 Ст.
Електронно-механічні годинник зазвичай живлять від одного гальванічного елемента напругою 1,5 Ст. Пропонований джерело виробляє напругу В 1,4 при середньому струмі навантаження 1 мА. Напруга, зняте з дільника С1С2, випрямляє вузол на елементах VD1, VD2, С3. Без навантаження напруга на конденсаторі С3 не перевищує 12В.
Автор: О. Ховайко, р. Москва; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru