Очень часто в маломощных блоках питания используется бестрансформаторный вариант с гасящим конденсатором. Использование такого варианта в мощных блоках питания приводит к резкому увеличению потребляемого тока от сети.
В трансформаторных блоках питания потребляемый нагрузкой ток и ток из сети связаны коэффициентом трансформации.
Поэтому представляет большой интерес сетевой выпрямитель с использованием конденсаторов и умножением тока. В [1-3] описаны такие устройства. На рис.1 представлен двухполупериодный выпрямитель с умножением тока, выполненный на современной элементной базе. Он состоит из двух одинаковых однополупериодных выпрямителей с умножением тока, питающихся от трансформатора со средней точкой во вторичной обмотке. Таким образом, выпрямители получают питание со сдвигом в один полупериод. Поскольку выпрямители одинаковые, то рассмотрим работу на примере для одного выпрямителя. В первоначальный момент конденсаторы С1-С16 разряжены. В первую половину отрицательной полуволны происходит их заряд через цепочку диодов VD1,VD4,VD7,VD10-VD46. Все конденсаторы соединены последовательно и заряжаются до амплитудного значения вторичного напряжения. Напряжение на каждом из конденсаторов будет в 16 раз меньше амплитудного значения (емкости конденсаторов одинаковые), а эквивалентная емкость, подключенная к вторичной обмотке также в 16 раз меньше емкости одного конденсатора. ДиодыVD3,VD5,VD6- VD47, будут закрыты. Во второй половине отрицательной полуволны диоды VD1,VD4,VD7,VD10-VD46 будут закрыты (т.к. амплитудное значение сетевого напряжения уменьшается, а напряжение на конденсаторах будет больше). При положительной полуволне напряжения закроется диод VD1, и все устройство отключится от половинки вторичной обмотки трансформатора. В этот момент возможно подключение низковольтной нагрузки к выходу выпрямителя путем открытия транзисторов VT1. Диоды VD2,VD3,VD5,VD6- VD47открываются и заряженные конденсаторы С1-С16 подключаются к низковольтной нагрузке параллельно. Это позволяет получить от выпрямителя среднее значение тока разрядки в 16 раз больше тока зарядки. Таким образом, выпрямитель позволяет получить низковольтное выходное напряжение при одновременном увеличении выходного тока. Итак, в первой половине отрицательной полуволны происходит заряд конденсаторов, а в положительной полуволне - отдача накопленной энергии. Так как второй выпрямитель питается со сдвигом в один полупериод, то на нагрузке будет присутствовать двухполупериодное низковольтное напряжение. Частота пульсаций 100Гц. Устройство управления ключом (транзисторами VT1,VT2) работает следующим образом. Учтем, что защитные диоды полевых транзисторов включены катодом к стоку. В исходном состоянии каналы полевых транзисторов закрыты (нет питания). Пусть положительная полуволна вторичного напряжения присутствует на выводе средней точки трансформатора. Ток проходит через резистор R5, стабилитрон VD51, диоды VD1,VD2, верхняя полуобмотка трансформатора TV1. На стабилитроне VD51 возникает падение напряжения в 12В, заряжается конденсатор С17 и микросхема U1 получает питание. При отрицательной полуволне вторичного напряжения на выводе средней точки трансформатора устройство не получает питания, так как диоды VD1,VD2 закрыты. Пусть светодиод оптрона U1 не светит (это происходит при отрицательной полуволне вторичного напряжения) и тогда его транзистор будет закрыт. Транзисторы VT1 закрыт и нагрузка обесточена. Если светит светодиод оптрона U1, (это происходит при положительной полуволне вторичного напряжения) он открывает его транзистор. На резисторе R3 высокий уровень напряжения, который открывает полевой транзистор VT1 и нагрузка получает питание. Ток нагрузки проходит через открытый канал транзистора VT1. Устройство управления ключом (транзистором VT1) работает следующим образом. Если действует положительная полуволна сетевого напряжения, то происходит заряд конденсатора С17 через диод VD1,VD2 до напряжения, ограниченного стабилитроном VD51. Кроме этого через диод VD96 (падение напряжения 1,6В) проходит ток, ограниченный резисторами R1. При этом светодиод оптрона U1.2 не светит. Транзистор оптрона закрыт и, поэтому, на затворе VT2 будет низкий уровень. Транзистор VT2 закрыт. Если действует положительная полуволна сетевого напряжения на верхнем выводе резистора R2, то светит светодиод оптрона U1.2(падение напряжения на нем 1,6В) и открыт его транзистор, поэтому на затворе транзистора VT2 будет высокий уровень. Транзистор VT2 открыт. Итак мы имеем зазор между 1,6В+1,6В положительной полуволны и 1,6В+1.6В (падение напряжении на двух светодиодах VD97,U1) отрицательной полуволны сетевого напряжения. Этого времени достаточно для устранения переходных процессов в схеме. Светодиоды VD96,VD97 выполняют также роль индикатора работы устройства. Транзисторы VT1,VT2 должен быть высоковольтными, т.к. в закрытом состоянии на них присутствует амплитудное значение вторичного напряжения. Транзисторы IRF840 выдерживают 500В между выводами сток- исток, постоянный ток 8А. Если необходим больший ток, то лучше использовать cкажем, транзистор IRFP37N50A, который имеет следующие параметры: Uпр-500В, Iк-37А, Uнас-1,7В.
Величины резисторов R1,R2 выбирают исходя из вторичного напряжения трансформатора и среднего тока через светодиоды оптрона. Величину резисторов R5,R6 выбирают исходя из вторичного напряжения трансформатора и среднего тока стабилитронов VD51,VD95. У радиолюбителей часто имеются трансформаторы от ламповых телевизоров, которые имеют обмотки для питания анодных цепей (43,5В, 59,5В). Теперь у них есть возможность получить необходимое низкое напряжение, не перематывая трансформатор, причём с очень большим током. Число ступеней выпрямителя выбирают, учитывая амплитудное значение половинки вторичного напряжения, ПОДЕЛЕННОЕ на требуемое значение выпрямленного напряжения.
Литература.
1. Браславский Л. Преобразователь переменного напряжения в постоянный с двумя выходными напряжениями разного уровня. А.С.№797022, бюллетень «Открытия, изобретения..»,1981г.,№2.
2. Богданович М., Поляков А. Преобразователь переменного тока в постоянный с понижением напряжения. А.С.№1182613, бюллетень «Открытия, изобретения..»,1985г.,№36.
3. Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока.
Радио №1, 1999г., с.42 -45.
