Все рано или поздно задавались вопросом: «А как получить постоянное напряжение из переменного?» Ну что ж, пора раскрыть эту тайну, хотя это тайной и не назовешь. В этой статье мы рассмотрим основы, а какое напряжение получать - это уже решать вам. Оказывается, на деле все это гораздо проще, чем кажется.
Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под «постоянным напряжением». Как гласит нам учебник, постоянное напряжение (он же и постоянный ток) - это такой ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю. А вот собственно и осциллограмма:
Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).
Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный трансформатор. А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение, мы с Вами после трансформатора подключаем диодный мост. На выходе получается постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.
Но как же нам из пульсирующего постоянного напряжения:
получить самое настоящее постоянное напряжение?
Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор. А вот так он должен подключаться к диодному мосту:
В этой схеме используется важное свойство конденсатора: заряжаться и разряжаться. Конденсатор с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осциллографе, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.
Давайте же рассмотрим на практике, почему нам нужно ставить конденсатор большой емкости. На фото ниже у нас три конденсатора. Все разной емкости.
Рассмотрим первый конденсатор. Замеряем его номинал с помощью нашего LC - метра. Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025 микроФарад.
Цепляем его к диодному мосту по схеме выше
И снимаем показания с конденсатора осциллографом.
А вот и осциллограмма с конденсатора.
Не... это осциллограмма не постоянного тока. Пульсации все равно остались.
Ну что ж, возьмем конденсатор емкостью побольше.
Замеряем его емкость. Получается 0,226 микроФарад.
Цепляем к диодному мосту также, как и первый конденсатор и снимаем показания с него.
А вот собственно и осциллограмма.
Не... почти, но все равно не то.
Берем наш третий конденсатор. Его емкость 330 микроФарад. У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.
Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.
А вот собственно и она
Ну вот. Совсем ведь другое дело!
Итак, сделаем небольшие выводы:
Чем
больше емкость конденсатора
на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие.
Чем
низкоомнее будет нагрузка
на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. В этом случае лучше всего использовать трехвыводные стабилизаторы напряжения, которые выдают чистейшее постоянное напряжение.
Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все-таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт, скажем для каких-нибудь девайсов? Сначала нужно подобрать трансформатор, чтобы на выходе он выдавал 12 Вольт? А вот и нет! Со
вторичной обмотки трансформатора мы будем получать действующее напряжение:
Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе трансформатора должно быть 12/1,41=8,5 Вольт. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансформаторе, мы должны убавлять или добавлять обмотки трансформатора (есть формулы для расчета трансформатора). Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из того, что мы собираемся питать и какое напряжение и сила тока должны проходить через диоды. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем конденсатор с большой емкостью. Конденсатор подбираем исходя из того, чтобы напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!
Кстати, у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у трансформатора на выходе 12 Вольт (12 умножить на 1,41).
Ну и напоследок для лучшего усвоения материала: