Разрабатывая сетевой выпрямитель сталкиваешься с проблемой ограничения амплитуды зарядного тока фильтрующего (сглаживающего) конденсатора в момент включения устройства в сеть.
На входе небольших слабых выпрямителей для этого ставят термистор или резистор для ограничения тока. В устройствах помощнее – резистор шунтируют тринистором или контактом реле, на время пока напряжение на фильтрующем конденсаторе не стане равным тому, при котором разброс пульсации импульсов тока зарядки уже не будет превышать допустимое значение.
Предлагаемое мной устройство — сетевой выпрямитель — регулируемый стабилизатор тока и напряжения, ограничивает выходной ток и регулирует выпрямленное напряжение. Его можно применить для запитывания электродвигателей, нагревательных элементов, ламп накаливания, для электролиза и зарядки аккумуляторов. Схема устройства собрана на дешевых и всем доступных элементах (транзисторы КТ940А, КТ3157А, КТ361Е, диоды КД208А, Д245А и тринисторы Т2-10-4) и не содержат проволочной намотки.
Схема стабилизатора тока и напряжения
Прочтем схему. Выпрямительный мост – управляемый и собран на диодах VD4, VD2 и тринисторах VS2 и VS1. С5 – сглаживающий конденсатор. Сопротивление R16 — датчик тока через нагрузку. Диоды VD4 и VD2 и VD3 и VD1 – составляют неуправляемый мост для выпрямления тока, который собран для запитки управления тринисторами, да и всеми остальными элементами. Для открывания тринисторов на их управляющие электроды в зависимости от полярности полуволны поступает напряжение через диоды VD6, VD3 или VD5, VD1, в то время, когда сборка на VT3 и VT2, идентичная тринистору, открывается напряжением, идущим на базу VT3 через сопротивление R9 при закрытом VT1.
Сглаживающий конденсатор С1 заряжается до напряжения UC1 на вершинах полуволн: Uc1 = Um — Uvd8, где напряжение стабилизации Uvd8 (около 7,5 В) стабилитрона VD8 и Um – это амплитуда напряжения эл.сети.
В интервалах между импульсами зарядного тока напряжение на С1 падает на dUc1 из-за разрядки через R2. Кондёр СЗ подпитывается до напруги Uvd8, когда мгновенное выпрямленное напряжение сети U станет больше Um — (Uvd8 — Uc1). Разрядка СЗ происходит через VD10 при открывании сборки VT3VT2.
Т.о. на делитель R4R6 приходит напряжение равное разности U и Uc5. При понижении этой разности до dU транзистор VT1 закрывается, включая тем самым тринисторы VS1 и VS2 и сборку VT2VT3. Отрегулировать значение dU можно меняя положение R5.
Резистор R2 оказывает влияние на момент начала зарядки СЗ сравнительно с началом полупериода напряжения сети и вместе с Uvd8 обусловливает наибольшее значение пульсаций напряжения на выходе, а также наибольший угол открывания тринисторов.
С2 не дает открывать тринисторы раньше времени после включения в сеть пока на С1 не выровняется напряжение. R3 разряжает С2 после отключения устройства. Его номинальное значение определяет наименьший промежуток времени до нового включения (около 5 секунд).
Транзистор VT4 стабилизирует выходной ток и напряжение, понижая в случае надобности dU, определяемое R5. Напряжение на выходе регулируют смещая движок резистора R14. Это около 250 В (Um — Uvd8 — dUc1 — dU).
Если напряжение на R16 (датчике тока нагрузки) — больше 0,6 В, то VT4 откроется, и напряжение на выходе снизится, что собственно и дает стабилизацию и ограничение тока нагрузки. При отсутствии необходимости в протекании подобного процесса, рекомендуется вместо R16 установить перемычку.
Схема стабилизатора напряжения и тока монтируются на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Тринисторы VS2, VS1 и диоды VD4, VD2 подбирают с двойным запасом наибольшего прямого тока по отношению к наибольшему току нагрузки и с обратным напряжением не менее 300 В.
Если у диода VD2 корпус соединен с катодом, а у тринистора VS1 — с анодом, то их монтируем на одном теплоотводе. Также поступаем с VS2 и VD4.
Конденсаторы С4 и С3 — любые пленочные или керамические, С6 и С1 — К73 -17. Конденсатор С2 — К50 -29 (оксидный), С5 — К50 -17.
Стабилитроны VD13 и VD8 — микромощные, с Uстаб.- от 7 до 10 В при наибольшем токе 0,1 мА. Для этого годятся КС182Ц, КС175Ц, 2С175Ц, КС191Ц, 2С191Ц, 2С182Ц.
После монтажа на печатную плату всех элементов, кроме С5 и R8 на выход подключают лампу накаливания на 100 Вт. Включают схему в сеть через разделительный трансформатор и при помощи осциллографа контролируют присутствие остроконечных импульсов напряжения со спадом на нагрузке, совпадающим с окончанием полуволны напряжения сети. Контролируют, что разброс импульсов идет на регулировку перемещением движка R5.
Для регулировки движок устанавливают в нижнее положение по схеме и подключают С5, последовательно соединенный с резистором в 20 Ом, мощностью более 10 Вт. Напряжение на С5 должно за несколько секунд плавно вырасти до 290 В со скачком в конце. Если процесс протекает как-то иначе, то С5 включают в схему, удалив 20 Ом резистор, и регулируют R8. Нужно подобрать сопротивление R16 для необходимого уровня ограничения тока на выходе.
Так как наибольшую амплитуду пульсаций напряжения на выходе и порог срабатывания защиты обусловливают напряжения dUc1 и dU, то при понижении сопротивления R2 повышается «резкость» и порог срабатывания защиты. Подбирая резистор, можно менять отношение напряжений dUc1 и dU и подобрать ее под требуемую нагрузку.
В. Каплун, г. Северодонецк, www.kak-sdelat.su
