Простой бестрансформаторный блок питания с балластным
(гасящим) конденсатором

Онлайн калькулятор расчёта элементов сетевого понижающего источника питания без гальванической развязки от сети

Прежде, чем приступить к расчёту схемы простого бестрансформаторного блока питания с гасящим конденсатором, давайте определимся с ориентацией:
1. Мы не извращенцы, мы нормальные дядьки и приличные барышни! А с теми, звездонутыми током из розетки.., которые находят в этом не только минусы, но и плюсы, а также прочими ведьмами и чародеями мы не якшаемся и якшаться не станем.
2. Это не то чтобы мы скупердяи какие-то. Но люди бережливые – жадные с умом и с пользой, а на безвременную кончину электрооборудования, будь то мыслящая машина, или прибор какой измерительный, нам смотреть неприятно и западло.

Ладно, с этим понятно! А какие условия надо выполнить при остром желании совокупить электронное устройство с бестрансформаторным источником питания?

Пожалуйста:
– Полная автономность питаемого аппарата, т.е. к нему не должны подключаться никакие внешние устройства ни по входу, ни по выходу, ни по каким-либо другим местам.
– Диэлектрический (непроводящий) корпус и такие же ручки управления как у самого блока питания, так и у запитываемого от него устройства.
– Сосредоточенный контроль за любым движением шаловливых ручонок в процессе настройки источника. Про измерительные приборы с питанием от сети – забыть. Схема простая, поверьте – заработает и без всяких осциллографов.

В самом распространённом виде схема простого бестрансформаторного блока питания имеет вид, показанный на рис.1.

Рис.1 Схема бестрансформаторного блока питания с балластным
(гасящим) конденсатором

Для ограничения броска тока при подключении блока к сети последовательно с конденсатором С1 и выпрямительным мостом Br1 включён резистор R2, а для разрядки конденсатора после отключения – параллельно ему резистор R1.
Бестрансформаторный источник питания в общем случае представляет собой симбиоз выпрямителя и параметрического стабилизатора. Конденсатор С1 для переменного тока представляет собой ёмкостное (реактивное, т.е. не потребляющее энергию) сопротивление Хс, величина которого определяется по формуле:
,
где F - частота сети (50Гц); С-ёмкость конденсатора С1.

Тогда ток, втекающий в источник, определяется, как:
,
где Uc - напряжение сети (220 В); Uст – выходное напряжение, соответствующее напряжению пробоя стабилитрона.
Номинал резистора R2 выбирается исходя из величины ≈ 0,025Xс.

Нормальным режимом работы приведённого блока питания является режим, при котором стабилитрон находится в режиме обратно-смещённого пробоя (режим стабилизации), благодаря чему напряжение на выходе источника поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне выходных токов нагрузки.
Ясен жупел, что для поддержания этого режима необходимо удерживать ток, протекающий через стабилитрон, в диапазоне допустимых для данного полупроводника величин: I_ст.min< I_ст< I_ст.max.
А поскольку   I_вх= I_ст+I_н  (см. Рис.1), то методом простого дедуктивного электро- анализа делаем глобальный вывод – номинал конденсатора С1 следует выбирать из соображений величины входного тока   I_вх= I_н.макс+I_ст.мин, где I_н.макс – это максимальный ток на выходе блока питания при заданном выходном напряжении, а I_ст.мин – минимальный ток стабилизации стабилитрона, который указывается в характеристиках полупроводника.

Минимальную ёмкость сглаживающего конденсатора С2 в двухполупериодных выпрямителях принято рассчитывать исходя из величины 1 МкФ на каждый миллиампер тока, потребляемого нагрузкой, оптимальное – в 5...10 раз выше.

Краткий теоретический экскурс проведён, пора переходить к практической стороне вопроса:

Онлайн расчёт элементов бестрансформаторного блока питания

Значение выходного напряжения (В)
Максимальный выходной ток БП (мА)
Минимальный ток стабилизации стабилитрона (мА)
Ёмкость конденсатора С1 (МкФ)
Сопротивление резистора R2 (Ом)
Мощность, рассеиваемая на R2 (Вт)
Минимальное значение ёмкости С2 (МкФ)
Максимальный ток через стабилитрон Iст.max (мА)

Приведённая на Рис.1 схема обладает одной интересной особенностью. При увеличении мощности, отдаваемой в нагрузку, пропорционально снижается ток, протекающий через стабилитрон, что приводит к соответствующему росту КПД блока питания. Т.е. при максимальном токе нагрузки собственное потребление схемы будет в основном определяться мощностью, рассеиваемой на защитном резисторе R2.

Конденсатор C1 необходимо применять на напряжение не менее 400 Вольт, диодный мост на такое же напряжение, стабилитрон следует выбирать, исходя из необходимого напряжения стабилизации и максимально допустимого тока, процентов на 20-25 превышающего значение Iст.max, посчитанное таблицей.

А нажав на стрелку "назад" внизу страницы, можно познакомиться и с некоторым количеством иных схемотехнических решений, связанных с реализацией бестрансформаторных источников питания.

Назад