44,1 тыс подписчиков
Бестрансформаторный источник питания 5 В
Существует довольно много электронных схем, которые потребляют очень малый ток от источника питания. Если нужно спроектировать устройство с питанием от сети, обычно можно выбирают между линейным и импульсным источником питания. Однако, что, если общая потребляемая мощность прибора очень мала? Трансформаторные источники питания громоздки, в то время как ИИП обычно предназначены для обеспечения большей выходной мощности, при меньших габаритах, что приводит к значительному увеличению сложности, проблемам, связанным с компоновкой печатной платы, и, по сути, к снижению надёжности.
Можно ли спроектировать простой сетевой источник питания с минимальным количеством деталей, без трансформаторов и катушек индуктивности, способный выдавать ток около 100 мА при, скажем, 5 В?
Общий подход мог бы заключаться в использовании крайне неэффективного стабилизатора, который выпрямлял бы переменный ток и, используя стабилитрон для обеспечения выходного напряжения 5,1 В, рассеивал бы все избыточное напряжение на резисторе.
Даже если бы нагрузке требовалось всего около 10 мА, потери составили бы примерно 3 Вт, поэтому даже при таком небольшом энергопотреблении произошло бы значительное тепловыделение. При токе 100 мА бесполезное рассеяние превысит 30 Вт, что делает такую схему совершенно неприемлемой. Эффективность преобразования энергии здесь не имеет большого значения, вместо этого основная проблема заключается в том, как уменьшить тепловое рассеяние и защитить компоненты от выхода из строя.
Приведённая схема – один из самых простых способов достижения вышеперечисленных целей на практике. Варистор R6 используется для защиты от перенапряжения. Делитель напряжения R1-R2 следует за выпрямленным напряжением 230 В, и когда оно становится достаточно высоким, T1 включается, а T3 остаётся запертым.
При падении выпрямленного напряжения Т1 отключается и Т3 начинает проводить ток в накопительный конденсатор С1. Точка перехода (момент, когда T1 выключается) задаётся параметром P1 (обычно устанавливается равным примерно 3,3кОм), который контролирует общую выходную мощность источника питания: уменьшение P1 заставляет T1 реагировать позже, поэтому ток увеличивается.
Компоненты T2, R3 и C2 образуют схему «плавного пуска» для уменьшения скачков тока – это необходимо для ограничения зарядного тока C1 при первоначальном включении источника питания. При заданной настройке P1 выходной ток через R5 постоянен.
Таким образом, нагрузка R4 берет столько тока, сколько ей необходимо, а остальная часть проходит через стабилитрон D5. Знание максимального тока, потребляемого нагрузкой, позволяет отрегулировать P1 до такого значения, чтобы обеспечить общий ток через R5 всего на 5…6 мА выше максимального значения, требуемого нагрузкой.
Таким образом, ненужное рассеяние значительно сокращается при сохранении функции стабилизации напряжения. Стабилитрон D5 также защищает C1 от перенапряжений, что позволяет использовать недорогие электролиты на 16 В.
Ток, протекающий через R5 и D5, даже когда нагрузка отключена, предотвращает слишком сильное повышение напряжения затвор-исток Т3 и повреждение схемы. Кроме того, Т1 не обязательно должен быть высоковольтным транзистором, но его коэффициент усиления по току должен превышать 120 (например, можно использовать BC546B или даже BC547C).
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Схема не изолирована гальванически от сети. Прикосновение к любой части схемы (или любой схемы, на которую она подаёт питание) во время работы опасно и может привести к поражению электрическим током!
2 минуты
11 сентября 2023
1813 читали