Гасящий конденсатор в источнике питания
Схемы источников питания
Привет дорогие читатели !
Сегодня я расскажу Вам об очень простом способе как без трансформатора понизить сетевое напряжение 220 Вольт. Да, это возможно, если во входной цепи использовать гасящий конденсатор.
Правда такой способ имеет пару недостатков: во-первых он предназначен на работу с небольшими нагрузками, а во-вторых не имеет гальванической развязки с сетью. Впрочем это вовсе не мешает использовать его на практике- встречались они мне и в инкубаторах и в различных радиолюбительских конструкциях.
А для начала небольшая предыстория… 🙂
Дело было в далекие 1980-е… Во всех радиокружках существовали строгие правила по технике безопасности, и одним из обязательных требований оборудования рабочего места низковольтными паяльниками с целью предотвращения поражения учеников электрическим током.
Конечно-же и наш радиокружок (в котором начиналось мое личное путешествие в увлекательный мир электроники) был не исключением- преподаватель строго-настрого следовал данному правилу и поэтому пришлось приобретать в магазине паяльник на 24V. В принципе это не было проблемой- в магазинах вполне свободно можно приобрести вот такой паяльник (ЭПСН, кажется он назывался, могу ошибаться…)
В комплекте к нему шел понижающий блок, который выглядел вот так:
Все, вроде-бы как, вполне всех устраивало и мы спокойненько работали с этими паяльниками, пока не произошло непредвиденное: кто-то из наших учеников по случайности воткнул в этом понижающий блок обычную настольную лампу и она загорелась!…
Не сказать что это был глубокий шок, но шуму было много: и сам преподаватель такого не ожидал, да и сразу вопросы по безопасности возникли… Любопытства ради вскрыли данный блок и какое-же было удивление когда вместо вполне ожидаемого понижающего трансформатора обнаружилось вот что:
Да, обычный бумажный конденсатор, да резистор!
Конечно-же ни о какой безопасности и речь не могло быть и поэтому руководителю радиокружка пришлось в срочном порядке устанавливать ЛАТРы.
Ну а теперь вернемся к теме… 🙂
Итак, что мы имеем: паяльник был действительно 25-ти Вольтовый и он не перегорал, однако электролампочка зажглась. Абсурд? Да нисколечки!
А весь секрет здесь заключается в том, что эти два потребителя имеют различные нагрузочные характеристики (ток потребления то есть), и чтобы понять смысл происходящего, давайте вспомним что представляет собою конденсатор.
Как мы знаем основное свойство у конденсатора- это накапливать энергию. То есть напряжение он на самом деле не пропускает- он сначала накапливает энергию, затем при подключении к нему нагрузки он эту энергию отдает и начинает вновь заряжаться. Конечно-же чем у нагрузки меньше сопротивление, тем он и разряжаться будет быстрее.
В данном случае нагрузка у нас подключена постоянно, и поэтому получается такая картина:
Конденсатор постоянно отдает накопленную энергию в нагрузку и постоянно пытается ее восполнить.
И тут не последнюю роль играет емкость самого конденсатора- чем она выше, тем и энергии он сможет накопить больше. Ну а дальше давайте просто вспомним Закон Ома: чем ниже сопротивление нагрузки, тем выше потребляемый ток. В данном случае получится что потребляемый ток это ток разряда конденсатора.
У электролампочки сопротивление нити накала очень низкое, следовательно ток нагрузки будет высокий. Конденсатор будет быстренько отдавать всю накопленную энергию в нагрузку и тут-же ее восполнять. Так как емкость конденсатора достаточно большая, то он будет успевать за короткое время набирать достаточно энергии и никаких потерь в нагрузке мы практически и не увидим.
У паяльника-же сопротивление уже гораздо выше чем у лампочки, то есть и ток потребления будет ниже. Конденсатор конечно-же тоже будет отдавать накопленную энергию в паяльник, но уже в чуть меньшем количестве- ровно столько, сколько и нужно паяльнику для работы.
Конечно-же емкость конденсатора подобрана была не просто так «от фонаря»- здесь прослеживается четкая взаимосвязь между емкостью и нагрузкой.
Расчет гасящего конденсатора
Расчет емкости гасящего конденсатора производится по формуле:
Где:
I — потребляемый ток в А;
Uс — напряжение сети;
U — напряжение питания устройства.
Если выходное напряжение питания 10−20 вольт или менее, то емкость гасящего конденсатора можно определить по упрощенной формуле:
С = 3200∙I/Uc
Рабочее напряжения гасящего конденсатора должно быть в 2−3 раза больше напряжения первичной сети.
То есть: зная ток нагрузки в цепи, мы вполне легко и просто можем по вышеуказанной формуле рассчитать емкость гасящего конденсатора, и это позволит нам создать даже стабилизированный источник питания
