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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuentes de alimentación con divisor de tensión de condensador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Una fuente de alimentación de red con un condensador de extinción (Fig. 1), de hecho, es un divisor de voltaje, en el que el hombro superior es un condensador y el inferior es un circuito complejo de diodo-resistencia-condensador no lineal. Esto determina las desventajas (y ventajas, por supuesto) de dichos dispositivos.
Para que la fuente funcione en un amplio rango de corriente de carga con alta eficiencia, es suficiente hacer que el divisor de voltaje de entrada sea puramente reactivo, por ejemplo, un capacitor (Fig. 2). Le permite estabilizar adicionalmente el voltaje de salida de la fuente con un regulador de conmutación o compensación conectado en serie, lo que no se puede hacer en una fuente convencional con un condensador de extinción. Como se muestra en el artículo de S. Biryukov "Cálculo de una fuente de alimentación de red con un condensador de extinción" - "Radio", 1997, No. 5, p. 48-50, - un estabilizador en serie solo se puede usar si el voltaje en su entrada es limitado, lo que nuevamente reduce significativamente la eficiencia.
Es recomendable utilizar una fuente con divisor de voltaje de capacitor para operación conjunta con reguladores de conmutación. Es ideal para un dispositivo que consume poca corriente durante mucho tiempo, pero en algún momento requiere un fuerte aumento de la misma. Un ejemplo es un perro guardián de apartamento en microcircuitos "MOS con una unidad de actuación en un relé y un dispositivo de señalización audible. La corriente consumida por el divisor del condensador tendrá un cambio de fase de 90 grados. en relación con la tensión de red, por lo que el divisor de tensión de los elementos reactivos no requiere refrigeración. En base a lo anterior, parece que la corriente a través del divisor puede elegirse arbitrariamente grande. Sin embargo, un aumento injustificado de la corriente del divisor provocará pérdidas activas en los cables y un aumento de la masa y el volumen del dispositivo. Por lo tanto, es recomendable tomar la corriente a través del divisor de voltaje dentro de 0,5 ... 3 de la corriente de carga máxima. El cálculo de una fuente con divisor capacitivo es sencillo. Como se desprende de la fórmula (2) del artículo mencionado, la tensión de salida Uout y la corriente de salida total (diodo zener y carga Iout) de la fuente según el esquema 1,a se relacionan de la siguiente manera: Isal = 4fC1(2Uc-Usal). Esta fórmula también es adecuada para calcular una fuente con un divisor de capacitores, en ella solo necesita reemplazar C1 con la capacitancia total de los capacitores C1 y C2 conectados en paralelo, como se muestra en la Fig. 2. a Uc - en Uc2x (voltaje a través del capacitor C2 en RH = °°), es decir, Uc2x = = Uc-C1 / (C1 + C2). Entonces 1out = 4f(C1+C2)xx[Uc-C1-i/2/(C1+C2)-Unbix] o después de transformaciones obvias 1out = 4f-C1 [Uc^2 --out(1+C2/C1) ]. Dado que la caída de voltaje a través de los diodos del puente Ud en valores pequeños de Kout se vuelve notable, finalmente obtenemos 1out \u4d 1f-C2 [Uc ^ / 2- (Cout + 1Cd) (2 + + C1 / CXNUMX)] . De la fórmula se puede ver que en Рн=0 (es decir, en Uout=0), la corriente Iout, si ignoramos la caída de voltaje en los diodos, sigue siendo la misma que para la fuente de alimentación ensamblada de acuerdo con el esquema 1,a . La tensión en la salida sin carga disminuye: Uauxx = =Uc-C1^/2/(C1+C2)-2Un. La capacitancia y el voltaje de operación del capacitor C2 se seleccionan en función del voltaje de salida requerido: la relación de los valores de capacitancia C1 / C2 es inversamente proporcional a los valores del voltaje que cae en C1 y C2. Por ejemplo, si C1" = 1 μF y C2 = 4 μF, entonces el voltaje Uc1 será igual a 4/5 del voltaje de la red, y Uc2 \u5d Uc / 220, que a un voltaje de la red Uc = 186 V corresponde a 44 y 1,5 V. Debe tenerse en cuenta que el valor de amplitud del voltaje es casi XNUMX veces mayor que el actual, y seleccione condensadores para la clasificación adecuada voltaje A pesar de que, en teoría, los condensadores en un circuito de CA no consumen energía, en realidad, se puede generar algo de calor en ellos debido a la presencia de pérdidas. Puede comprobar de antemano la idoneidad del condensador para su uso en la fuente simplemente conectándolo a la red eléctrica y estimando la temperatura de la carcasa después de media hora. Si el condensador C1 tiene tiempo para calentarse notablemente, debe considerarse inadecuado para su uso en la fuente. Los condensadores especiales para instalaciones eléctricas industriales prácticamente no se calientan, están diseñados para una alta potencia reactiva. Dichos condensadores se utilizan en lámparas fluorescentes, en balastos de motores eléctricos asíncronos, etc.
A continuación, se muestran dos circuitos prácticos de suministro de energía con un divisor de capacitores: un propósito general de cinco voltios (Fig. 3) para una corriente de carga de hasta 0,3 A y una fuente de alimentación ininterrumpida para relojes mecánicos electrónicos de cuarzo (Fig. 4).
El divisor de tensión de una fuente de cinco voltios consta de un condensador de papel C1 y dos condensadores de óxido C2 y C3, que forman un hombro no polar con una capacidad de 100 microfaradios. Los diodos polarizadores para el par de óxidos son diodos puente zurdos según el esquema. Con los valores nominales de los elementos indicados en el diagrama, la corriente de cierre (en Rn = 0) es de 600 mA, el voltaje en el capacitor C4 en ausencia de carga es de 27 V. Los relojes electromecánicos suelen ser alimentados por una sola celda galvánica con un voltaje de 1,5 V. La fuente propuesta genera un voltaje de 1,4 V a una corriente de carga promedio de 1 mA. El voltaje eliminado del divisor C1C2 rectifica el nodo en los elementos VD1, VD2, C3. Sin carga, el voltaje a través del capacitor C3 no excede los 12V. Autor: O. Khovaiko, Moscú; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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