开关稳压电容电源。方案、说明

开关稳压电容电源

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所发表文章的作者分享了他在带有镇流电容器的无变压器电源中使用开关输出稳压器的经验。

例如，[1, 2]中描述的带有淬灭电容器的无变压器电源最严重的缺点之一是它们无法在没有负载或功率负载不足的情况下连接到网络。通过打开与整流桥输出并联的齐纳二极管上的稳定器来消除它[3]。但同时，如果我们考虑到淬火电容器的电容分布、齐纳二极管的稳定电压以及电源电压增加方向上的波动的影响，则齐纳二极管本身会消耗电流，该电流的值与负载电流相当。齐纳二极管会消耗大量功率，因此必须将其放置在散热器上 [2]。

用淬灭电容器改进无变压器电源的主要思想是在其中引入脉冲控制元件，例如，如[4]中所做的那样，以减少稳定器消耗的功率。

在所提出的具有可调输出电压的稳定电源中（见图），在一对互补晶体管 KT1A、KT5A 上制作的不受控四层二极管（dinistor）[502] 的模拟并联到二极管电桥 VD503 的输出。为了确保稳定的阈值来开启二极管的模拟，齐纳二极管VD2与晶体管VT1的发射极结串联。

开关稳压电容电源

随着二极管电桥输出电压的增加，电容器C2开始充电。当电压达到一定值时，根据可变电阻R6滑块的位置，齐纳二极管VD2导通，晶体管VT1先打开，然后VT2打开。由于深度正反馈，晶体管像雪崩一样打开并分流电桥的输出，这导致其两端的电压突然下降到几乎为零。二极管 VD3 闭合，电容器 C2 向负载供电。当电桥输出端的电压降至零时，二极管的晶体管模拟关闭，电容器 C2 开始充电。重复该过程。晶体管发射极之间的总饱和电压（晶体管模拟上的电压降）约为 0,7 V。

根据负载电阻，电阻模拟在电源电压半周期的不同时刻开启。在空闲模式下，二极管电桥的输出是短脉冲，随后是最高占空比。当连接负载时，占空比减小：晶体管的开路状态减少，这导致通过隔离二极管VD3提供给电容器C2的电压脉冲的持续时间增加。

电压稳定的过程与无线电爱好者已知的脉宽调节电压调节器的操作非常相似。脉冲重复率等于电容器 C2 上的纹波频率。隔离二极管VD3防止电容器C2通过开路晶体管放电。

在所有操作模式下，通过齐纳二极管 VD2 的电流脉冲幅度不超过 0,5 mA，这表明根据控制信号用晶体管模拟稳压器的稳定器的效率。作为比较：如果使用脉冲元件——三极管，那么KU201、KU202系列器件需要高达100mA的开启电流幅度。

此外，使用并联稳压器可以在负载处平滑地调节输出稳定电压，例如，用1 kOhm的电阻在4,7至46 V的范围内调节。在空闲时，分别在4,84至46,06 V的范围内调节。负载处和空闲时的电压值差异约为百分之一。这对于几乎所有情况都足够了。

如果不需要调节输出电压(需要固定值)，则去掉电阻R5和R6，将稳压二极管的阳极连接到晶体管VT2的发射极。这种带有 D814G 齐纳二极管的电源在电阻为 9,94 欧姆的负载上提供 180 V 的固定稳定电压。空闲时，输出电压为 10,09 V。使用 D814A 齐纳二极管时，相同负载下的 Uout 为 7,67 V，空闲时为 7,8 V。如您所见，在这种情况下，负载和空闲时的电压之间的差异约为 XNUMX%。

您可以通过在整流器中使用一个较高电压的齐纳二极管或串联两个低压齐纳二极管来提高整流器的输出电压。使用两个齐纳二极管 D814V 和 D814D 以及 1 μF 的电容器 C2 电容，电阻为 250 欧姆的负载上的输出电压可为 23 ... 24 V。

给出的示例说明了通过实验选择无变压器整流器元件以获得给定负载下所需的稳定输出电压的可能性。

当稳定整流器的输出端和网络之间需要共用导线时，可以使用已知的半波二极管电容整流器。为此，排除二极管桥 VD1，将电阻器 R2 与镇流器电容器 C1 串联，将下部（根据图表）网络线连接到“负”输出，并将整流二极管的阳极连接到晶体管 VT2 发射极之间的发射极。

电阻器 R2 限制设备连接到网络时瞬态期间的输入电流。由于电源插头和插座的触点不可避免地会发生“弹跳”，因此开关过程中会伴随着一系列的短路和断路现象。

当出现这些现象之一时，灭弧电容器 C1 可以充电至电源电压的全幅值，即高达约 300 V。在电路断开然后闭合后，电容器和电源上的电压加起来约为 600 V。这是为确保设备可靠运行而必须考虑的最坏情况。

因此，在提出提高可靠性的器件中，最好使用更强大的互补晶体管对，例如KT814A和KT815A； KT816A和KT817A； KT837A和KT805A； KT973A和KT972A； 2T505A、2T504A等

该设备通过电流连接到网络。设计和调整时应记住这一点并小心。

文学

Dorofeev M. 带淬火电容器的无变压器。 - 广播，1995 年，第 1 期，第 41 页42、2；第 36 页，第 37 页。 XNUMX、XNUMX。
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作者：N.Tsesaruk，图拉

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