21.11.2019 05:30
shiotiny 99 19000 Источник


О чем эта статья


В этой статье рассказано о принципах построения простейших бестрансформаторных источников питания.Тема не новая, но, как показал опыт, не всем известная и понятная. И даже, некоторым, интересная.

Прошу желающих и интересующихся читать, критиковать, уточнять и дополнять на почту shiotiny@yandex.ru или на мой сайт в раздел «Контакты».

Вступление


Не так давно один мой знакомый влез пальцами в некую схему, которую собирался починить (проводок отвалился — так что просто припаять его надо было на место). И его ударило током. Не сильно ударило, но ему хватило, чтобы удивиться: «как так — тут микроконтроллер стоит, что тут может стукнуть? Он же от 5 вольт питается!».

Его удивление быстро разъяснилось: схема оказалась с бестрансформаторным питанием и без гальванической развязки от сети.

Далее последовали вопросы уже в мою сторону. Сводились они к двум вещам: «А чё? Так можно делать?!» и «А как оно работает?».

Хотя я и не считаю себя экспертом в электронике, но делать подобные блоки питания мне приходилось. Так что пришлось взять ручку и листок и объяснить как оно работает. Благо это совсем не сложно.

Возможно, что и вам покажется интересной тема «бестрансформаторных» источников питания или, сокращённо, БИП. Кому-то для общего развития, а кому-то и для практического применения.

Источники питания от бытовой сети переменного тока


Сразу предупреждаю: я намеренно не коснусь тут импульсных источников питания. Это тема для другого разговора.

Вообще говоря, функции источника питания низковольтной электронной аппаратуры обычно состоят в следующем: обеспечить на выходе источника питания заданное напряжение при заданном диапазоне потребляемого тока. То есть, если выразиться формально, источник питания — это источник постоянного напряжения Uвых, который сохраняет Uвых=const при изменении потребляемого тока от Imin до Imax.

В «классическом» линейном источнике питания это происходит обычно так: входное сетевое напряжение понижается с помощью трансформатора, затем это напряжение выпрямляется и, наконец, стабилизируется с помощью линейного стабилизатора.

Структурная схема «классического» линейного источника питания показана на рисунке ниже. Одной из самых «неудобных» деталей такого источника питания является трансформатор: он дорогой и громоздкий.



Поэтому, радиолюбители и радиопрофессионалы искали способы — как отказаться от этот громоздкой и дорогой детали — трансформатора или хотя бы уменьшить его габариты и стоимость.

И такое решение нашлось: стали использовать реактивное сопротивление конденсатора Rc для того, чтобы «гасить» лишнее напряжение. Структурная схема «бестрансформаторного» источника питания (БИП) показана ниже.



Как видим, структура БИП почти не отличается от классического линейного источника питания. Разве что вместо трансформатора поставили гасящий конденсатор. Пусть вас не смущает и не обманывает сходство структуры этих источников питания на рисунке: внутри отличий масса.

Достоинства БИП: он относительно компактен, надёжен, дёшев, не боится короткого замыкания по выходу.

Но есть и существенные недостатки: он опасен с точки зрения прикосновения человека к элементам питаемого устройства. Да и максимальный ток, который может обеспечить такой источник питания — всего несколько сот миллиампер. При большем токе габариты конденсаторов велики и проще поставить трансформатор или вообще поставить импульсник.

Исходя из достоинств и недостатков БИП, область его применения — это хорошо изолированные маломощные устройства с питанием от бытовой электрической сети: одиноко стоящие датчики, устройства управления освещением, устройства включения вентиляции и обогрева и другие устройства малой мощности, работающие автономно.

Попробуем понять — как работает реальная схема БИП и как её рассчитать.

Теория практики и практика теории


Пример простейшей практической схемы


Так как раньше, до появления дешёвых «импульсников», БИП были наверное самым доступным способом уменьшить габариты и цену источника питания, то схем БИП в книгах и интернете — вагон и маленькая тележка. Но принцип работы почти у всех схем примерно одинаковый: один или несколько гасящих конденсаторов на входе, выпрямитель и выходной стабилизатор постоянного напряжения.

Давайте рассмотрим одну из простейших рабочих схем БИП, что показана на рисунке ниже.



Сразу видны все основные части схемы: гасящий конденсатор С1; двухполупериодный выпрямитель — диодный мост VD1 и сглаживающий конденсатор C2; стабилизатор напряжения — стабилитрон VS1; и, наконец, нагрузка — питаемое от источника устройство Rн.

Забудем о «лишних элементах» или «основная формула БИП»


Для простоты забудем пока о существовании резисторов R1 и R2: будем считать, что R2 отсутствует вообще, а R1 заменён на перемычку. Для всех расчётов это не существенно, а о назначении этих резисторов мы поговорим позже. То есть, временно, схема для нас будет выглядеть так, как на следующем рисунке.



Переменный ток сети питания, ограниченный гасящим конденсатором С1, протекает через точки 1 и 2 диодного моста VD1.

Постоянный ток, получаемый после выпрямления переменного диодным мостом VD1, протекает через стабилитрон и «нагрузку» Rн — питаемое устройство.

На схеме показано, как протекают все токи: Ic — переменный ток сети, Iн — постоянный ток нагрузки и Iст — постоянный ток стабилитрона.

Хоть я и написал «постоянный» и «переменный» токи — на самом деле это один и тот же ток. Просто диодный мост заставляет его течь через стабилитрон и нагрузку всегда в одну и ту же сторону.

Если считать, что мы измеряем действующее значение тока $I_C$, то можно записать основную формулу работы нашей схемы БИП:

$I_C = I_{CT} + I_H$



Это следует из первого закона Кирхгофа, который гласит, что сумма втекающих в любой узел токов равна сумме вытекающих из него токов и по сути является частной формулировкой закона сохранения массы/энергии.

Из этой формулы следует простой, но важный вывод: при неизменном напряжении сети $U_{220}$, ток, потребляемый от питающей сети $I_C$ практически не изменяется при изменении сопротивления Rн в рабочем диапазоне токов — это ключевое отличие БИП от линейного источника питания с трансформатором.
Несмотря на то, что блок-схемы источников питания, приведённые в начале статьи очень похожи — работают очень по-разному: понижающий трансформатор в первой блок-схеме является источником напряжения, а гасящий конденсатор во второй блок-схеме является источником тока!
Но вернёмся к нашей схеме. Из последней формулы становится также ясно, что схема стабилизатора по сути является делителем тока между нагрузкой Rн и стабилитроном VS1.

Если нагрузку Rн оторвать совсем — то весь ток потечёт через стабилитрон. Если нагрузку Rн «закоротить» — весь ток потечёт через нагрузку, в обход стабилитрона.
А вот «отрывать» стабилитрон VS1 от схемы ни в коем случае нельзя! Если его оторвать, то все сетевое напряжение может податься на нагрузку Rн. Последствия будут, скорее всего, печальные.

Когда педантичность не нужна


В любом варианте — от полного отключения Rн до его «закоротки» — ток Ic, текущий через гасящий конденсатор C1 будет примерно равен $I_C = {U_{220} \over { R_{C1} }}$; где $U_{220}$ — напряжение сети, а $R_{C1}$ — сопротивление конденсатора С1.

Педанты и прочие любители точности могут меня упрекнуть, дескать я не учёл напряжение на диодном мосту (между точками 1 и 2). Поэтому напряжение на конденсаторе C1 будет несколько меньше, чем $U_{220}$ — напряжение в розетке.

Разумеется, строго формально, товарищи педанты будут правы. Но смею заметить, что если нагрузка у нас — маломощное устройство с питанием 5В или 12В, а напряжение «в розетке» около 220В, то падением напряжения на нагрузке можно смело пренебречь: разница в «точных» и «приблизительных» расчётах будет не более нескольких процентов.

Что такое сопротивление гасящего конденсатора $R_{C1}$? Это реактивное сопротивление конденсатора: оно зависит от частоты напряжения, подаваемого на конденсатор и вычисляется по формуле: $R_C= { 1 \over { 2 \cdot \pi \cdot f \cdot C } }$, где f — частота напряжения в Герцах, а С — ёмкость конденсатора в Фарадах. Так как частота сети у нас фиксирована и составляет 50Гц, то для инженерных расчётов можно использовать формулу: $R_{C1} \approx {1 \over { 314 \cdot {C1} }}$, откуда ${C1} \approx {1 \over { 314 \cdot {R_C} }}$. Для педантов опять-таки напоминаю, что ёмкость конденсатора всегда имеет погрешность в несколько процентов (обычно — 5%-15%), поэтому точнее считать смысла не имеет.

Исходя из вышеприведённых формул, можно вычислить ёмкость конденсатора C1: ${C1} \approx { { I_С } \over { 314 \cdot U_{220} } }$. Напряжение сети нам известно. А ток $I_C = I_{CT} + I_H$ можно посчитать, зная максимальный ток нагрузки и минимальный ток стабилизации стабилитрона VS1 (это справочный параметр).

Это теория. Попробую описать что-то вроде методики расчёта БИП «на пальцах».

Нужен ли нам БИП вообще?


Для начала решим вопрос — а надо ли вообще использовать в конкретном случае БИП?

Если ток нагрузки Rн больше 0.3-0.5А, то лучше БИП не использовать: мороки много, а выигрыша по габаритам и стоимости обычно мизер или нет вообще. Также обычно не стоит полагаться на БИП, если напряжение питания устройства больше, чем 24-27В. И не стоит забывать о безопасности!

Предположим, что нам надо питать простенькую схему на микроконтроллере, которая кушает умеренный ток миллиампер этак 100 при умеренном напряжении 3-6В. Схема изолирована и поэтому безопасна.

Как прикинуть ёмкость С1 и выбрать стабилитрон VS1?


Прежде всего, необходимо уточнить максимальный ток нагрузки Iнmax: рассчитать или измерить.

Затем, надо залезть в справочник и найти там стабилитрон. Да не абы какой, а на нужное напряжение Uвых.

При поиске стабилитрона надо учитывать, что его максимальный ток стабилизации Iстmax должен быть не меньше, чем (Iстmin+Iнmax). Почему так? Да чтобы, если вы оторвали нагрузку Rн, стабилитрон не сгорел. И наоборот — если нагрузка потребляет максимальный ток, то через стабилитрон течёт минимальный ток стабилизации Iстmin. Практически надо выбирать стабилитрон, чтобы его максимальный ток стабилизации Iстmax был больше, чем сумма токов (Iстmin+Iнmax) как минимум на 20%. Не забывайте, что в сети далеко не всегда 220В. Может быть и 250В запросто. Поэтому запас по току — не излишество, а разумная предосторожность.

Далее рассчитываем ёмкость гасящего конденсатора С1. Его реактивное сопротивление будет равно примерно: $R_C = { U_{220} \over { I_{CTMIN} + I_{HMAX} } }$, а его ёмкость, соответственно, равна $C_1 \approx { { I_С } \over { 314 \cdot U_{220} } } = { { I_{CTMIN} + I_{HMAX} } \over { 314 \cdot U_{220} } }$ для сетевого напряжения с частотой 50Гц.

Не забывайте, что предельно допустимое напряжение конденсатора С1 должно быть не меньше 400В для бытовой сети в 220В. И, разумеется, конденсатор С1 не должен быть электролитическим: он работает в сети переменного тока.

Собственно, это самое важное — подбор стабилитрона и расчёт ёмкости конденсатора.

Тем, кому не ясно, что такое Iстmax и Iстmin, поясню подробнее.

Максимальный ток стабилизации стабилитрона Iстmax — это такой ток через стабилитрон, при превышении которого, стабилитрон выходит из строя.

Минимальный ток стабилизации стабилитрона Iстmin — это такой минимальный ток через стабилитрон, при котором напряжение на стабилитроне соответствует паспортным характеристикам.

То есть стабилитрон должен работать в таких условиях, что ток стабилизации Iст, протекающий через него, лежит в диапазоне $I_{CTMIN} < I_{CT} < I_{CTMAX}$.

Значения Iстmin и Iстmax для конкретного стабилитрона можно найти в справочнике и они всегда указаны в описании стабилитрона.

Итак, ещё раз, по пунктам, о том как рассчитать C1 и выбрать стабилитрон VS1.

  • Определяем напряжение нагрузки Uвых. Оно нам, как правило, известно.
  • Определяем максимальный ток нагрузки Iнmax. Можно измерить или рассчитать.
  • Лезем в справочник и ищем стабилитрон на напряжение Uвых, такой, что выполняется условие $(I_{CTMIN}+I_{HMAX}) < 0.8 \cdot I_{CTMAX}$. (0.8 — потому что мы хотим 20% запаса по току).
  • Рассчитываем ёмкость гасящего конденсатора С1 по формуле $C_1 \approx { { I_{CTMIN} + I_{HMAX} } \over { 314 \cdot U_{220} } }$

Пример расчёта


Предположим, что напряжение питания нагрузки будет Uвых=5В и максимальный ток потребления нагрузки будет Iнmax=100мА.

Лезем в справочник и находим там такой стабилитрон: КС447А. Напряжение стабилизации около 5В. Iстmin=3мА, Iстmax=160мА.

Проверяем. Неравенство $(3мА+100мА) < 0.8 \cdot 160мА$ — выполняется, значит стабилитрон подходит по току.

Рассчитываем конденсатор С1: $C_1 \approx { { I_{СТMIN} + I_{HMAX} } \over { 314 \cdot U_{220} } } = { { 0.003А + 0.1А } \over { 314 \cdot 220В } } \approx 1.5 мкФ$. Не забываем, что для бытовой сети 220В конденсатор С1 должен быть на напряжение 400В.

Фильтр или конденсатор С2


Диодный мост, как известно, не даёт выпрямленного напряжения: на его выходе напряжение пульсирующее.

Чтобы сгладить пульсации применяется фильтрующий конденсатор С2. Как рассчитать его ёмкость?

Как обычно, можно применить два метода — точный и упрощённый. Точный метод учитывает, что конденсатор разряжается по экспоненте и прочие нюансы. Но помня о том, что конденсаторы выбрать точно на нужную ёмкость нельзя (разброс ёмкости в 10-15% это норма), мы допустим некоторые упрощения, которые на результат практически не повлияют.

Чтобы понять, как рассчитать ёмкость конденсатора С2, вспомним, что такое выпрямитель. Посмотрим на рисунок ниже. Примерно так выглядят графики зависимости напряжений от времени в нашей схеме, использующей в качестве выпрямителя диодный мост.



Синяя линяя, обозначенная цифрой 1 — это переменное напряжение на входе диодного моста (точки 1 и 2 на схеме БИП).

Красная линия, обозначенная цифрой 2 — это напряжение на стабилитроне VS1, в отсутствие сглаживающего конденсатора С2 или пульсирующее напряжение (представим, что С2 временно «откусили» от схемы). И, наконец, зелёная линия, обозначенная цифрой 3 — это сглаженное выпрямленное напряжение, когда конденсатор С2 подключён.

Нефильтрованное (пульсирующее) напряжение на выходе выпрямителя (линия 2) по амплитуде чуть меньше, чем напряжение на входе выпрямителя (линия 1). Это объясняется просто: на диодах падает несколько десятых долей вольта.

Зелёная линия 3 показывает процесс заряда и разряда конденсатора С2. Максимальное напряжение, на которое способен зарядиться в нашей схеме — это напряжение на стабилитроне VS1. Затем конденсатор начинает разряжаться до тех пор, пока в следующем периоде не начнёт заряжаться вновь.

Амплитуда пульсаций — это напряжение, на которое успел разрядиться конденсатор С2 за один период пульсирующего напряжения на выходе выпрямителя (линия 2).

Посчитать приближенно амплитуду пульсаций несложно, если принять ток разряда за константу — это будет максимальный ток потребления нагрузки Rн, который мы обозначили Iнmax.

По основной формуле конденсатора $I=C{ dU \over dt }$ можно приблизительно посчитать, что: $\Delta U \approx {{ I_{HMAX} \over C } \cdot \Delta t}$, где $\Delta U$ — это амплитуда пульсаций, a $\Delta t$ — период времени один период пульсирующего напряжения на выходе выпрямителя (линия 2).

На рисунке наглядно видно, что период $\Delta t$ равен половине периода напряжения питающей сети, или $\Delta t = { 1 \over { 2 \cdot f } }$, где f — частота напряжения питающей сети (50Гц).

Таким образом, подставив одну формулу в другую, получим: $\Delta U \approx { I_{HMAX} \over {2 \cdot f \cdot C_2} } $ или $C_2 \approx { I_{HMAX} \over {2 \cdot f \cdot {\Delta U}} } $.

Теперь самое сложное — выбрать, а какая же амплитуда пульсаций нас устроит? Если в нагрузке есть свой линейный стабилизатор, то в принципе достаточно, чтобы амплитуда пульсаций была на уровне 10-20%. Например, часто в самой нагрузке Rн есть какой-то стабилизатор — 7805 или AMS1117 или ещё что-то подобное.

Если же предполагается питать цифровую схему прямо от нашего БИП без дополнительной стабилизации — то коэффициент пульсаций более 5% лучше не задавать.

Предположим, что схема у нас питается от 5В и имеет максимальный ток потребления 100мА. Коэффициент пульсаций задан 5%. Это значит, что $\Delta U$ будет равна 5% от 5В или 0.25В. Частота сети — 50Гц.

Отсюда находим ёмкость конденсатора С2 — $С_2 \approx { I_{HMAX} \over {2 \cdot f \cdot \Delta U} } = {{ {0.1А} \over {2 \cdot 50Гц \cdot 0.25В} }} = 4000 мкФ$. Нехилая такая ёмкость! Тем более, что ближайшая бОльшая ёмкость 4700мкФ. Это довольно габаритный конденсатор даже на напряжение 10В.

Если же схема имеет внутри линейный стабилизатор, например AMS1117, то уровень пульсаций можно выбрать в 20%, при этом ёмкость конденсатора С2 будет всего около 1000мкФ.

Резисторы R1 и R2 — нужные и важные


Вернёмся к резисторам R1 и R2, о которых мы временно забыли.

С резистором R2 всё просто — он нужен для безопасности человека. То есть для того, чтобы конденсатор C1 разряжался после отключения схемы от питания. Иначе, если R2 не поставить, то конденсатор C1 будет довольно долго сохранять свой заряд после отключения питания от схемы. И если к нему прикоснуться — то вас ударит током. Очень неприятно. Резистор R2 можно не рассчитывать, а просто поставить любой сопротивлением 0.5 — 1 МОм. При таком сопротивлении ток через этот резистор будет мизерным и на работу схемы не повлияет.

С резистором R1 все сложнее. В процессе работы БИП он вроде бы не нужен. И это действительно так.

Но есть ещё момент включения БИП в сеть. И если в этот момент напряжение сети близко к амплитудному значению — то схема может сгореть. Даже почти наверняка сгорит.

Дело в том, что в момент включения, конденсатор С1 разряжен. А разряженный конденсатор на какое-то время (пока достаточно не зарядится) является по сути проводником. То есть все сетевое напряжение окажется на диодном мосту, нагрузке, стабилитроне и токи при этом будут просто огромны.

Поэтому и ставят резистор R1, функция которого — ограничить ток в момент включения. Например, если поставить R1 сопротивлением всего 10 Ом, то ток включения будет ограничен в самом худшем случае величиной около 30А. А такой ток в течении нескольких микросекунд уже вполне под силу выдержать большинству стабилитронов, не говоря уж о выпрямительных диодах диодного моста.

Обычно этот резистор так выбирают в пределах 10-30 Ом. Только имейте ввиду, что его мощность должна быть не меньше, чем $P_{R1} >= {I_{C1}}^ \cdot R_1$. Например, если общий ток, потребления схемы 150мА, то мощность резистора R1 сопротивлением 27 Ом должна быть не менее $P_{R1} >= {0.15А}^2 \cdot { 27Ом } \approx 0.61Вт$.
Рекомендуется ставить резистор R1 не «впритык» по мощности, а с запасом. Например, в нашем случае — это 1.5 — 2Вт. Греться будет меньше.

Кроме того, заметьте, что резисторы R1 и R2 должны быть рассчитаны на пиковое напряжение не менее 400В: напряжение сети в момент включения полностью подается на R1, в рабочем режиме почти все напряжение сети подается на R2, подключенный параллельно конденсатору C1.

Заключение


Надеюсь, что после прочтения, у читателей появилось понимание, что такое БИП и как оно работает.

Статья получилась несколько длиннее того, что хотелось бы. Но на самом деле тут рассмотрены только азы из азов. Если расписывать дальнейшие модификации БИП — то выйдет, наверное, брошюра или даже книга.

Прошу извинить за некоторые неточности и упрощения, которые, несомненно, бросятся в глаза опытным электронщикам.

Те, кто увидит ошибки или что-то, что стоит исправить и дополнить в разумных пределах — прошу не стесняться и писать в комментарии, на почту shiotiny@yandex.ru или на мой
сайт в раздел «Контакты».

Заранее спасибо за отклики.

Комментарии (99)


  1. Wesha
    21.11.2019 08:41
    #20910358

    Спасибо, очень доходчиво и язык доступный.


    Если расписывать дальнейшие модификации БИП — то выйдет наверное брошюра или даже книга.

    Ну так это… напишите! Готов поспорить, что выйдет хорошо.


    1. shiotiny Автор
      23.11.2019 10:27
      #20921598

      Как всегда, вопрос времени. Дети хотят кушать, а это приводит к необходимости работать:)
      Поэтому времени хватает только на статьи пока что.


  1. sinc_func
    21.11.2019 08:52
    #20910392

    Схема будет работать лучше, если снимать напряжение с VS1, а между VS1 и С2 сделать не прямое соединение а через дополнительный резистор с падением на нем в несколько вольт
    На практике это означает разделение сглаживание выпрямленного напряжения и небольшую последующую стабилизацию


  1. mayorovp
    21.11.2019 09:18
    #20910458

    а гасящий конденсатор во второй блок-схеме является источником тока

    Это вообще как?


    Не забывайте, что в сети далеко не всегда 220В. Может быть и 250В запросто.

    Разве не надо в таких случаях смотреть на амплитудное значение вместо действующего? Оно ещё в 1,414 раза больше. Плюс, надо учитывать возможные импульсы. Собственно, упомянутые вами далее 400В для конденсатора именно так и набираются.


    1. shiotiny Автор
      21.11.2019 09:26
      #20910484
      +1

      Это вообще как?


      Очень просто. При изменении напряжения на выходе выпрямителя в пределах скажем, от 0 до 20В — ток через конденсатор почти не изменяется. Просто потому, что сопротивление Rс во много раз больше сопротивления нагрузки.

      Разве не надо в таких случаях смотреть на амплитудное значение вместо действующего? Оно ещё в 1,414 раза больше. Плюс, надо учитывать возможные импульсы. Собственно, упомянутые вами далее 400В для конденсатора именно так и набираются.


      Просто я не стал заморачиваться ещё и с этими подробностями. На принцип работы они не влияют. В своё оправдание скажу, что ранее я подробно расписывал про «напряжение в розетке» тут.


      1. mayorovp
        21.11.2019 09:34
        #20910508

        Очень просто. При изменении напряжения на выходе выпрямителя в пределах скажем, от 0 до 20В — ток через конденсатор почти не изменяется. Просто потому, что сопротивление Rс во много раз больше сопротивления нагрузки.

        Это и для источников напряжения тоже работает...


        На принцип работы они не влияют.

        Ну как это не влияют? Должна же быть разница между стабилитроном, рассчитанным исходя из 250В и из 400В...


        1. shiotiny Автор
          21.11.2019 10:11
          #20910634

          Это и для источников напряжения тоже работает…


          При изменении сопротивления нагрузки у источника напряжения остаётся постоянным напряжение, но меняется ток нагрузки.

          При изменении сопротивления нагрузки у источника тока остаётся постоянным ток, но меняется напряжение на нагрузке.

          Ну как это не влияют? Должна же быть разница между стабилитроном, рассчитанным исходя из 250В и из 400В.


          Стабилитрон пробивается при напряжении стабилизации и работает в режиме пробоя. Поэтому, при изменении сетевого напряжения, меняется ток стабилитрона. А напряжение на стабилитроне остаётся примерно одинаковым.

          Все, что выше напряжения стабилизации — теряется на конденсаторе.


          1. mayorovp
            21.11.2019 10:17
            #20910662

            Для идеальных источников тока и напряжения это так, но у них нет ограничения по диапазону сопротивлений нагрузки.


            А так называемые реальные источники тока и напряжения полностью взаимозаменяемые, у них ВАХ имеет одинаковую форму (прямая линия между точками холостого хода и короткого замыкания).


            1. shiotiny Автор
              21.11.2019 10:43
              #20910808

              Для идеальных источников тока и напряжения это так, но у них нет ограничения по диапазону сопротивлений нагрузки.


              А у реальных источников такое ограничение есть. И они от этого не перестают быть источниками напряжения и тока.

              У реального источника напряжения внутреннее сопротивление во много раз меньше сопротивления нагрузки (у идеального источника оно равно нулю).

              У реального источника тока внутреннее сопротивление во много раз больше сопротивления нагрузки (у идеального источника оно равно бесконечности).

              А так называемые реальные источники тока и напряжения полностью взаимозаменяемые


              На эквивалентной схеме, путем присоединения резистора параллельно или последовательно.
              Но без дополнительного резистора — никак не заменяются.

              Поэтому трансформатор и конденсатор, по отношению к нагрузке ведут себя противоположным образом.

              Да и включение у них разное. Трансформатор — параллельно нагрузке, а конденсатор — последовательно с нагрузкой.


              1. mayorovp
                21.11.2019 10:54
                #20910866

                Эквивалентная схема и резистор — это вы как раз про замену ИИТ на ИИН. А у РИТ/РИН снаружи никакого резистора нет.


                Да и включение у них разное. Трансформатор — параллельно нагрузке, а конденсатор — последовательно с нагрузкой.

                Строго говоря, источником напряжения/тока в этой схеме является не сам конденсатор, а комбинация из сети и конденсатора. Попробуйте мысленно заменить их на один элемент и скажите, параллельно нагрузке он подключен или последовательно...


                1. shiotiny Автор
                  21.11.2019 11:11
                  #20910956

                  А у РИТ/РИН снаружи никакого резистора нет.


                  Но и поведение по отношению к нагрузке у них разное.

                  У РИН можно оторвать нагрузку и напряжение на выходе не изменится. У РИТ при отрыве нагрузки — напряжение подскочит до максимума.

                  Если нагрузку закоротить — у РИН подскочит до максимума ток, а у РИТ — ток не изменится.

                  Мысленно оторвите от схемы все, что находится за точками 1 и 2 — и померьте напряжение между ними — оно будет равно сетевому. Типичный источник тока.

                  А если у трансформатора от вторичной обмотки оторвать нагрузку — напряжение практически не изменится. Типичный источник напряжения.


                  1. mayorovp
                    21.11.2019 11:29
                    #20911038

                    У РИН можно оторвать нагрузку и напряжение на выходе не изменится.

                    Нет, не измениться напряжение на выходе может только у ИИН. У РИН оно точно так же подскочит до максимального (напряжения холостого хода).


                    Если нагрузку закоротить — у РИН подскочит до максимума ток, а у РИТ — ток не изменится.

                    У РИТ ток точно также подскочит до максимума, не измениться ток может только у ИИТ.


                    1. shiotiny Автор
                      21.11.2019 12:23
                      #20911328

                      У РИН оно точно так же подскочит до максимального (напряжения холостого хода).


                      Два простых эксперимента. Прямо сейчас сделал.

                      1. Взял трансформатор. Первый попавшийся.

                      Измерил напряжение ХХ — 14.38 В.
                      Подцепил резистор на 100 Ом.
                      Измерил напряжение на нагрузке — 14.35 В.

                      Подцепил резистор на 200 Ом.
                      Измерил напряжение на нагрузке — 14.34 В.

                      То есть с практической точки зрения напряжение на нагрузке не изменилось.

                      2. Взял конденсатор на 1мкф 630В. Какой был.
                      Воткнул его в розетку. Последовательно с ним — вольтметр. Показания вольтметра (напряжение ХХ) — 233.7В.

                      Включил в виде нагрузки те же 100 Ом.
                      Измерил напряжение на нагрузке — примерно 6.4В.

                      Напряжение на нагрузке изменилось примерно в 36 раза по сравнению с ХХ.

                      Включил в виде нагрузки те же 200 Ом.
                      Измерил напряжение на нагрузке — примерно 12.2В.

                      Напряжение на нагрузке изменилось примерно в 2 раза при изменении нагрузки в 2 раза.

                      И вы утверждаете, что это «одно и тоже»?


                      1. mayorovp
                        21.11.2019 13:13
                        #20911652

                        Я называю это "разные параметры источника тока/напряжения". Но считаются они по одним и тем же формулам, и форма ВАХ у них примерно одинаковая.


                        1. shiotiny Автор
                          21.11.2019 14:03
                          #20911930
                          +1

                          На практике, если у вас при изменении сопротивления нагрузки в 2 раза ток практически не меняется, а напряжение на нагрузке меняется в 2 раза — то это источник тока. Если не меняется напряжение, а меняется ток в 2 раза — то это источник напряжения.

                          Да, строго формально, в РИТ и РИН меняется и ток и напряжение. Но строгие формальности на практике — лишние слезы:)

                          Но, опять же, на практике, в заданном диапазоне сопротивлений нагрузки, удобнее считать, что конденсатор схеме БИП — это источник тока, а трансформатор в «классическом» источнике питания — это источник напряжения.

                          Вы же, я думаю, прекрасно знакомы с термином «мат. модель».

                          Вот для удобства расчетов и применяется мат. модель, когда одна из величин — ток или напряжение — принимается за константу.

                          Что нам от того, что при изменении сопротивления нагрузки в 5 раз ток изменится на 1%, например? Это не позволяет нам считать такой источник источником тока разве? Для расчетов — более, чем удобно.
                          Значит надо использовать.

                          Особенно, если учесть, что разброс параметров элементов — десятки процентов — это норма.


                          1. Calc
                            22.11.2019 13:55
                            #20917820

                            Дополню вас примером
                            У нас есть светодиод, 20мА, падение 2.2 В
                            Источник напряжения на 2.2В при подключении одного светодиода выдаст ток 20мА, что логично. А если мы подключим два светодиода последовательно? Просто падение будет по 1.1В на каждом, а на выходе 2.2В и не факт что они загорятся. Это источник напряжения.

                            Если у нас источник тока на 20мА, то при подключении одного светодиода на выходе источника будет 2.2В. Картина совпадает. А если подключить два светодиода последовательно, то ток останется 20мА, но напряжение на выходе будет 4.4В. Если взять 10 светодиодов (гирлянду), то источник тока также выдаст 20мА, но напряжение на выходе будет 22В.

                            Вот и вся разница. Если на самом низком уровне объяснять, то источник напряжения нужен при параллельном подключении, а источник тока при последовательном.


            1. ofStatic
              23.11.2019 05:41
              #20921286

              Если бы у бабушки была борода, она была бы дедушкой.
              Это у математической модели «реального» источника ВАХ — прямая между ХХ и КЗ.

              У реальных-реальных же источников, помимо этого, есть ещё деление этой ВАХ на участки номинальных и аварийных режимов работы. То есть — то самое ограничение по диапазону сопротивлений нагрузки.

              Так вот. У одних реальных источников номинальным является участок, на котором слабо изменяется напряжение, при значительном изменении тока, что характеризует их как источники напряжения. Допустимое сопротивление нагрузки для них — от некоторой НЕнулевой величины до бесконечности.

              У других же реальных источников номинальным является участок, на котором сильно меняется напряжение при незначительном изменении тока, что характеризует их как источники тока. Для них допустимое сопротивление нагрузки — от нуля до некоторой конечной величины.

              Попытки использовать реальные источники на участках ВАХ (сопротивлениях нагрузок), для которых они не предназначены, приводит к тому, что откуда-то выходит дым и схема перестаёт работать.


  1. Serge78rus
    21.11.2019 09:51
    #20910544

    И опять говорится только о мощности резистора и ни слова о его максимальном рабочем напряжении. А в данной схеме это очень критично, причем, для обоих резисторов.


    1. shiotiny Автор
      21.11.2019 10:15
      #20910658

      И опять говорится только о мощности резистора и ни слова о его максимальном рабочем напряжении. А в данной схеме это очень критично, причем, для обоих резисторов.


      Согласен. Для резистора R2 — критично. А для R1 — нет. На нем падение напряжение мизерное.


      1. Serge78rus
        21.11.2019 10:24
        #20910712

        В момент включения именно на R1 падает все напряжение сети, так как оба конденсатора (и баластный и фильтрующий) разряжены.


        1. shiotiny Автор
          21.11.2019 10:44
          #20910818

          Дополнил. Спасибо.


  1. Nizametdinov
    21.11.2019 09:52
    #20910550

    Спасибо за статью. Если честно ожидал разбор новейших источников с ключём и катушкой, как в sonoff mini, на резисторах и кондее совсем устаревшая схема.


    1. shiotiny Автор
      21.11.2019 10:17
      #20910660

      Если честно ожидал разбор новейших источников с ключём и катушкой,


      Вы имеете ввиду импульсники? Или нет?


      1. Nizametdinov
        21.11.2019 10:24
        #20910710
        +1

        Можно сказать что и импульсные, но без трансформатора и гальванической развязки.
        Как пример lnk304 в реле shelly 1
        www.power.com/sites/default/files/product-docs/lnk302_304-306.pdf


        1. user343
          22.11.2019 04:27
          #20915568

          Они часто дохнут от выбросов в сети (в дешёвых LED приборах освещения), имеют чуть лучше КПД, но меньше коэфф. стабилизации против трансформаторных.
          А эту опторазвязку можно увеличить по мощности с использованием мощных светодиодов и солнечной батареи:
          Миниатюрный блок питания на оптронах
          image
          Продвинутые оптроны для этой цели — PVI1050N.
          С солнечной батареей можно достичь хоть 100 кВ, 0,1 пФ электропрочности гальваноразвязки от сети, т.е. редкий удар молнии угробит выходные цепи.


          1. Serge78rus
            22.11.2019 09:31
            #20916126
            +1

            Фотодиоды оптронов на схеме замкнуты накоротко, да и светодиоды включены «странно».

            update: Конденсатор C1 не будет работать как баласт, поскольку нагружен на однополупериодный выпрямитель и он просто зарядится, а далее ток будет идти только за счет R1.


            1. user343
              24.11.2019 00:01
              #20923592

              "Мопед не мой". Всего лишь показ идеи, возможно из любительского журнала времён "катастройки", наспех сляпанного без рецензентов и корректоров.
              По ссылке была и рабочая схема "трансформатора постоянного тока":


              P.S. иногда применяются и стабилизирующие (on/off метод) микросхемы без катушек и гальваноразвязки:


              1. Serge78rus
                24.11.2019 08:52
                #20924182

                … наспех сляпанного без рецензентов и корректоров
                В данном случае эту роль взяли на себя Вы, «перепечатав» эту схему здесь. Да, второй вариант в принципе работоспособен, но есть некоторые претензии к выбору компонентов по рабочему напряжению, что здесь уже обсуждалось.

                Что касается схемы на BP5034D24, то неплохо бы обратить внимание, что данная микросхема не подходит для отечественных сетей 220 В — в первой же строчке первой таблицы даташита указано максимально допустимое входное напряжение 195 В.


                1. user343
                  25.11.2019 08:50
                  #20926806

                  данная микросхема не подходит для отечественных сетей 220 В

                  Это целое семейство микросхем, впрочем в 2017 г. снятое с пр-ва.
                  BP5041 — 160~276VAC, 390V DC max
                  BP5047 — 358V DC max, с катушкой, КПД повыше.
                  BP5047A24 — 220VAC Input/24VDC (150mA) Output
                  Non-Isolated AC/DC Converter


                  Когда конденсаторный балласт задымится от квадратного недосинуса с недорогих UPS или бензогенераторов, те микросхемы будут работать хоть от постоянки.


  1. ittakir
    21.11.2019 10:00
    #20910586

    Конденсатор, как мне кажется, лучше поставить на 630В, т.к. в сети могут быть и всплески напряжения. Например, был включен индуктивный двигатель компрессора холодильника, и вы выключили свет в квартире защитным автоматом руками или сработало УЗО. При размыкании цепи вполне может быть хороший всплеск напряжения.
    Также, сейчас импульсные источники питания стали неприлично дешевыми, дешевле 50 руб в сборе. Так что нет смысла экономить на этом деньги, потому как гасящий конденсатор на 630 вольт тоже денег стоит, да и потребление у импульсного источника будет ниже. Так что кроме совсем экстремальных случаев экономии, лучше поставить импульсный источник питания, гальванически развязанный, более защищенный от сетевых помех.


    1. GennPen
      21.11.2019 10:07
      #20910612

      более защищенный от сетевых помех
      Который за «50 руб в сборе» сам напускает кучу помех в обе стороны, т.к. обычно отсутствует фильтрующая обвязка.


    1. shiotiny Автор
      21.11.2019 10:19
      #20910676

      Так я и не призываю ставить всех и везде БИПы на конденсаторах.
      Статья написана для понимания принципа работы. А уж каждый сам решает что использовать.


  1. YouHim
    21.11.2019 10:05
    #20910602

    Не забывайте, что в сети далеко не всегда 220В. Может быть и 250В запросто

    Как бы в сети уже давно должно быть 250 ±20%


    1. shiotiny Автор
      21.11.2019 10:09
      #20910618

      Как бы в сети уже давно должно быть 250 ±20%


      Должно быть 230В±10%
      Но есть оговорочка, что сети 220В тоже имеют право на существование.


    1. GennPen
      21.11.2019 10:10
      #20910626

      В России стандарт напряжения в сети 230В ±10%.


      1. YouHim
        21.11.2019 10:35
        #20910770

        Точно. Хотел сказать 230, написал 250 :) У меня просто на вольтметре практически всегда 250 в сети.


        1. GennPen
          21.11.2019 10:53
          #20910864

          Получается напряжение сети от 210 до 250 считается в пределах нормы. Но если у вас постоянно 250 вольт и вы уверены в правильности показаний вашего прибора, то думаю лучше позвонить в организацию которая предоставляет электричество.


          1. YouHim
            21.11.2019 11:04
            #20910924
            +1

            Лучше уж так пусть будет. Раньше бывало 160-180 по вечерам.


        1. fki
          21.11.2019 22:33
          #20914904

          Если действительно 250, то это может быть признаком того, что нулевой провод потихоньку отгорает (в щитке где-то в подъезде или в подвале). Погуглите последствия отгорания нуля.
          UPD: Кстати, как и пониженное напряжение. В зависимости от несимметричности нагрузки по фазам.


          1. ofStatic
            23.11.2019 05:53
            #20921294

            Дом новый, район новый. Ничего нигде не отгорает. Днём 235, ночью 250. Каждый день, как в анекдоте про программиста и солнышко.

            По стандарту допускается 208-252, не вижу никакого криминала. По факту почти вся современная техника рассчитана скопом на всех три родственных стандарта, до сих пор применяемых в разных странах: 220, 230 и 240В. И все с допусками ±10%, то есть 198-264В в абсолютных значениях. Ещё и с некоторым запасом, разумеется.

            Так что если и 250 в розетке, но стабильно — причин для беспокойства не вижу.
            А вот когда начинает гулять от, скажем, 180 пусть даже до тех же 250 в случайном порядке, стоит задуматься.


  1. Gritsuk
    21.11.2019 10:08
    #20910614

    Когда последний раз собирал что-то такое, использовал схему с двумя последовательными конденсаторами на входе, получался этакий делитель напряжения на их реактивных сопротивлениях. Есть преимущества у такого включения?


    И да,


    Иначе, если R2 не поставить, то конденсатор C1 будет довольно долго сохранять свой заряд после отключения питания от схемы.

    Стоит еще заметить, что через мегаомный резистор конденсатор достаточно большой емкости может разряжаться достаточно долго. Было неприятно:)


    1. iig
      21.11.2019 10:57
      #20910884

      "использовал схему с двумя последовательными конденсаторами на входе, получался этакий делитель напряжения на их реактивных сопротивлениях. Есть преимущества у такого включения?"


      Нет. Разве что у вас нет нужных конденсаторов на 600В, но есть бОльшей емкости на 250В.


    1. GeBoN
      21.11.2019 11:39
      #20911094

      Стоит еще заметить, что через мегаомный резистор конденсатор достаточно большой емкости может разряжаться достаточно долго. Было неприятно:)

      image
      Подожди пока разрядится.


  1. synka
    21.11.2019 10:09
    #20910624

    Конденсатор С1 должен быть класса Х1 или Х2 рассчитанный на прямую работу в цепи сетевого напряжения. И имеющий соответствующую электрическую прочность.


    1. Oakum
      21.11.2019 19:53
      #20914194

      То-то и оно, как то запитывали светодиоды по такой схеме для индикации наличия сетевого напряжения, так вот конденсаторы X2 нужной емкости обошлись рублей 150 за штуку.


      1. synka
        22.11.2019 10:08
        #20916358

        А какая вам нужна была емкость? Я использую 0,1 мкФ стоят 2,2 р. Одного вполне хватит, что бы зажечь светодиод, сделав БП по описываемой схеме.


        1. Oakum
          22.11.2019 14:40
          #20918200

          К сожалению ни одного собранного устройства найти не удалось, а в то время я особо схем не рисовал, точно брали X2 от EPCOS, но емкость уже не скажу


    1. REPISOT
      22.11.2019 10:30
      #20916532

      В фонариках с сетевой зарядкой обычно стояли К73-17 на 630В.


    1. sim2q
      22.11.2019 15:04
      #20918344

      предельно допустимое напряжение конденсатора С1 должно быть не меньше 400В
      Это как раз тот случай когда надо большими буквами добавить про 630V кондёры, тем более в наше время, когда читаешь, — '400V' плёнка с али — пробивает пачками..."


  1. justhabrauser
    21.11.2019 11:32
    #20911054

    Тема КПД БП не раскрыта.


    1. GeBoN
      21.11.2019 11:44
      #20911136

      Тема КПД БП не раскрыта.
      А чё её раскрывать-то?
      Тут чисто познавательно-образовательная статья о принципе действия и опасности БИП.
      С точки зрения актуальности применения — ну только если судьба Вас забросит в глухую глушь и потребуется «на коленке» собрать источник питания для своего смарта из дедушкиного патефона и бабушкиной швейной машинки.


      1. iig
        21.11.2019 12:26
        #20911344

        собрать источник питания для своего смарта

        Если ток нагрузки Rн больше 0.3-0.5А, то лучше БИП не использовать


        Весь импульсный источник (с стабилизацией, защитой и гальванической развязкой) стОит не сильно дороже балластного конденсатора.


        1. GeBoN
          21.11.2019 12:38
          #20911430

          Весь импульсный источник (с стабилизацией, защитой и гальванической развязкой) стОит не сильно дороже балластного конденсатора.
          Речь о том что вдруг занесет в неведомые еб.. дали.
          А родная зарядка, например, даст дуба от скачка напряжения в колхозной электросети сети или про… теряется. ))
          Эти типа как умение добыть огонь трением, вряд ли когда кому пригодится, чисто для кругозора.


          1. Serge78rus
            24.11.2019 09:12
            #20924204

            В неведомых "еб.. далях" обычно проще найти готовую зарядку, пусть и не совсем подходящую, чем горстку необходимых электронных компонентов.


            1. GeBoN
              24.11.2019 13:24
              #20924762

              В неведомых «еб… далях» обычно проще найти готовую зарядку, пусть и не совсем подходящую, чем горстку необходимых электронных компонентов.
              Вероятно Ваши «дали» недостаточно неведомы. ))
              Я же и говорю, что это «крайний случай», который может произойти чисто теоретически. Знать стоит о такой возможности, а пользоваться вряд ли придется.

              PS Мне вообще доводилось бывать в заброшенных поселках, где из цивилизации только электричество, а связь с райцентром через коммутатор в стиле-«Алле, барышня, Смольный».


              1. ofStatic
                25.11.2019 02:45
                #20926408

                Не думаю, что у вас в этих далях вдруг случайно обнаружится в кармане два конденсатора, два резистора, четыре диода, и стабилитрон. Причём не абы какие, а все на строго определённые номиналы.
                А ещё паяльное оборудование, провода и вот это всё. Проще таскать с собой запасную зарядку.
                Для общего кругозора — полезно, не спорю. Может ли это когда-либо случайно пригодиться в быту? Не верю.


              1. Serge78rus
                25.11.2019 10:18
                #20927034

                Я очень давно не был совсем вдали от цивилизации — тут Вы правы. Но все равно, мне трудно представить дыру, где электронные компоненты доступнее, чем весьма распространенное готовое устройство. Хотя мне легко представить места, где нет ни того, ни того, а так же электричества и вообще какой либо связи — раньше в таких местах бывал неоднократно (сейчас хоть спутниковая связь есть везде).


                1. GeBoN
                  25.11.2019 10:46
                  #20927138

                  Но все равно, мне трудно представить дыру, где электронные компоненты доступнее, чем весьма распространенное готовое устройство.
                  Теоретически в деревне можно найти у кого-нить неработающий старый ламповый агрегат и с помощью бубна запитаться от накальной обмотки. ))


                  1. Serge78rus
                    25.11.2019 13:23
                    #20927962
                    +1

                    Вот это не теоретический, а вполне практический вариант, если агрегат не настолько старый, что в нем уже можно найти выпрямительные полупроводниковые диоды, а не выпрямитель на кенотроне или АВС. Но какое он имеет отношение к бестрансформаторному источнику питания с гашением напряжения на балластном конденсаторе, описанному в статье?

                    Еще, разобравши старый ламповый телевизор, можно использовать как понижающий выходной трансформатор кадровой развертки (ТВК), что когда-то было «модно» среди радиолюбителей. То же самое можно попытаться сделать со звуковым трансформатором. Но пытаться в таких условиях возиться с бестрансформаторным источником — последнее, что мне пришло бы в голову.


                    1. drWhy
                      25.11.2019 13:53
                      #20928130

                      можно найти выпрямительные полупроводниковые диоды, а не выпрямитель на кенотроне или АВС
                      Как-то попался в старом радио селеновый выпрямитель в виде разборного металлического коробка с пластинами внутри.
                      А ещё, хоть к теме и не относится, встречался кинескоп с ионной ловушкой, причём телевизор был вполне рабочий.


        1. shiotiny Автор
          21.11.2019 12:52
          #20911508

          Если ток нагрузки Rн больше 0.3-0.5А, то лучше БИП не использовать


          Кстати, там у меня есть неточность. Есть класс БИП на очень высокие напряжения и приличные токи — умножители напряжения называются. Но это очень отдельная тема. Поэтому я ограничился маломощными БИП.

          Если интересно — то тут есть статья о мощных высоковольтных БИП. Но там другой принцип. Легкий и мощный PA


          1. iig
            21.11.2019 13:29
            #20911730

            В статье про понижающий БИП с балластным конденсатором. Умножитель напряжения работает совсем иначе ;)
            Пока для обеспечения рабочего тока достаточно конденсатора 0.5..1 мкф * 600 В — why not. Если конденсатор нужен большей емкости — в эти габариты и стоимость поместится импульсник.


            1. shiotiny Автор
              21.11.2019 13:44
              #20911828

              Умножитель напряжения работает совсем иначе ;)


              Именно это я и написал :)
              Но умножители тоже работают без трансформаторов. Поэтому тоже формально относятся к БИП.

              Просто указал, что я описал маломощные источники питания для микроконтроллеров, например. А есть ещё и другие — мощные и высоковольтные.


      1. shiotiny Автор
        21.11.2019 12:48
        #20911478

        С точки зрения актуальности применения — ну только если судьба Вас забросит в глухую глушь и потребуется «на коленке» собрать источник питания для своего смарта из дедушкиного патефона и бабушкиной швейной машинки.


        Как ни странно, в промышленной аппаратуре БИП попадаются. Причем, в современной. Если мощность маленькая — то наверное просто отработанное решение.


        1. GeBoN
          21.11.2019 13:19
          #20911690
          +1

          Как ни странно, в промышленной аппаратуре БИП попадаются. Причем, в современной. Если мощность маленькая — то наверное просто отработанное решение.
          Я имел в виду актуальность использования «для дома, для семьи».
          У промышленности свои «гуси», там иногда встречаются такие несуразные, на первый взгляд решения.
          [OffTop-On]
          Производство, есть дренажный приямок куда сливается замазученая горячая вода (паром отмываются цистерны с мазутом). Нужна автоматика для откачки: на «высоком» уровне насос включается, на «низком» отключается. Упустим высокий уровень — все зальет нахрен и насос еще затопит, упустим низкий — сгорит насос к чертям.
          Поставили схему с погружными электодами — замасливаются через пару часов работы и перестают реагировать. Попробовали ультразвуковой эхолот — от воды идет пар, тоже куча ложных срабатываний.
          Мастер «дядя Вася» посмотрел на эти мучения, пошел на склад и принес нам «Ретро».
          Колесо типа ведущей звездочки на велосипеде, только сантиметров 40 в диаметре. На «диаметре» звездочки закреплена стеклянная трубка, по краям трубки по паре электродов, а внутри капля ртути. Крепим это колесо над дренажным приямком, одеваем на неё цепь. На одном конце цепи гиря, на другом стальной пустотелый шар.
          Шар плавает на поверхности мазутно-водяной жижи. Уровень поднимается и шар вместе с ним, колесо поворачивается, трубка наклоняется, ртуть стекает в один конец и замыкает электроды — включается насос. Когда насос откачает воду, то колесо повернется в другую сторону и ртуть замкнет другие контакты. Все дубово и надежно — уровни регулируются перестановкой цепи по звездочке, диапазон «верх/низ» заменой звездочки нужного диаметра.
          Сейчас такие не производят — из-за ртути.
          [OffTop-Off]


          1. shiotiny Автор
            21.11.2019 13:48
            #20911856

            Сейчас такие не производят — из-за ртути.


            А использовать вместо ртути жидкость типа солевого раствора и простейший ключ нельзя? ИМХО, там же пофиг какая жидкость — лишь бы замкнула контакты? Или нет?


            1. GeBoN
              21.11.2019 14:33
              #20912096

              А использовать вместо ртути жидкость типа солевого раствора и простейший ключ нельзя?
              Там дубовый датчик, вернее даже не датчик, а «включатель». с током порядка 10 А. Он сразу управлял промежуточным пускателем.
              PS Посмотрел, оказывается сейчас выпускают маленькие компактные ртутные переключатели на любой вкус, от 0,1 А до «S1017, Assemtech 15 ° Mercury Tilt Switch, 19 A, 240V»


            1. balamutang
              21.11.2019 17:20
              #20913224

              да там и жидкости не надо в общем, можно было концевиком с реле обойтись


            1. iig
              21.11.2019 17:33
              #20913312

              На этом самом колесе смонтировать 6-осевой акселлерометр магнит и геркон ;)


  1. drWhy
    21.11.2019 12:37
    #20911420

    С удивлением обнаружил бестрансформаторный источник питания в качестве модуля дежурного режима в современном телевизоре Philips. Симптомы — не включается, мигает индикатор питания, отображая сервисный код.
    Копеечная экономия приводит к массе возможных проблем — от модуля дежурного режима питается полсхемы, включая процессор, всё это может быть легко пробито при пробое конденсатора, телевизор — в топку?
    Кроме того, на корпусе телевизора внезапно может оказаться фаза (заземление ведь не предусмотрено).
    Это ведь не дешёвая китайская зарядка для звонилки, это дорогая брендовая вещь! Не ожидал такого от Philips.


    1. shiotiny Автор
      21.11.2019 12:43
      #20911450

      всё это может быть легко пробито при пробое конденсатора, телевизор — в топку?


      Это вряд ли. Если там есть предохранитель, конечно. Но что-то может и выгореть.
      Хотя… Ширпотреб же.


      1. GennPen
        21.11.2019 12:47
        #20911472
        +1

        Как правило, предохранитель нужен не для защиты электроники, а для защиты проводников чтобы не было возгорания в случае пробоя.


        1. GeBoN
          21.11.2019 12:51
          #20911502
          +1

          «Прибор, защищаемый быстродействующим плавким предохранителем, сумеет защитить этот предохранитель, перегорев первым.» (Пятый закон Мэрфи)


        1. ofStatic
          23.11.2019 06:05
          #20921298

          Не как правило, а всегда. Все плавкие предохранители и автоматические выключатели — исключительно противопожарная защита.


    1. GeBoN
      21.11.2019 12:49
      #20911490

      С удивлением обнаружил бестрансформаторный источник питания в качестве модуля дежурного режима в современном телевизоре Philips.

      «О сколько нам открытий чудных готовит просвещения дух..» (с)А.С.П.
      У него же корпус пластмассовый и наверняка у входа питания выдавлены два вложенных квадратика? (значек двойной изоляции).
      Типа специалист знает где может ударить, а если полезет неспециалист, то туда ему и дорога))
      Наверна «филипки» посчитали что вероятность пробоя хорошего кондера меньше вероятности пробоя транзистора/микросхемы ИБП который(ая) постоянно молотит.


      1. drWhy
        21.11.2019 12:53
        #20911514

        В данном случае ёмкость конденсатора снизилась, дежурное напряжение проседает, что намекает на то, что конденсатор нехороший.


        1. GeBoN
          21.11.2019 13:25
          #20911710

          В данном случае ёмкость конденсатора снизилась, дежурное напряжение проседает, что намекает на то, что конденсатор нехороший.
          Но он же не «пробился», значит основную задачу выполнил.
          А вот по поводу потери емкости (чешу затылок), возможно это из серии «запланированного старения». С импульсником такую штуку сложнее провернуть, он скорее сгорит с дымом-искрами, а это репутационные потери и возможно гарантийная замена устройства.


          1. shiotiny Автор
            21.11.2019 13:51
            #20911864

            возможно это из серии «запланированного старения».


            Кстати, на эту тему. У меня както был монитор, который не включался. Точнее включался с 10 раза.
            Я его вскрыл и нашел, что вышел из строя электролитический конденсатор на 1мкФ! Ссохся или ещё что.
            Поменял его на копеечную керамику тоже 1мкФ. Всё. 5 лет работает на УРА.

            Тоже видать «запланировали»…


            1. GeBoN
              21.11.2019 14:40
              #20912150

              Кстати, на эту тему. У меня както был монитор, который не включался. Точнее включался с 10 раза.
              Я его вскрыл и нашел, что вышел из строя электролитический конденсатор на 1мкФ! Ссохся или ещё что.
              Это вообще обычное дело на материнках, даже очень брендовых, где стоят обычные элетролиты — дохнет конденсатор отвечающий за включение и похожая лабуда в блоках питания.
              Когда я сисадминил, у меня было две коробки полимерных кондеров на замену — одна для материнок, вторая для блоков питания.


      1. balamutang
        21.11.2019 17:10
        #20913164
        +1

        Не ожидал такого от Philips.

        Филипс и еще куча телевизионных брендов в 2008-2010 годах прогорели и были проданы. Причем если на США-Канаду филипсы делают еще уважаемые японцы Funai, то на весь остальной мир, в т.ч. Росиию их делают китайцы TP Vision.


  1. nirom
    21.11.2019 12:41
    #20911444

    Спасибо автору за труд!
    Ждем статью по импульсным источникам питания.


  1. iig
    21.11.2019 15:47
    #20912586
    +1

    Как раз сегодня препарировали ультразвуковое пугало для комаров, творение сумрачного китайского гения. Сэкономили резистор на входе, стабилитрон на выходе, через неделю сгорело.


  1. rexen
    21.11.2019 19:01
    #20913938

    разумеется, конденсатор С1 не должен быть электролитическим: он работает в сети переменного тока
    Автор не слышал про неполярные электролиты? Ну и ещё вот такие схемы есть: r_6 - балластный электролит в сетиПравильнее было написать нельзя «полярные».

    А ещё хочу сказать, что самое интересное — это именно переходные процессы. Вы не упомянули, что С2 в момент включения тоже разряжен и тоже жрёт очень приличный зарядный ток. Думаю, картинки (хотя бы симуляции) токов и напряжений, гуляющих в этот момент добавили бы «драматизма».


    1. tbl
      21.11.2019 20:49
      #20914436

      Не понял про схему В: когда конденсатор будет отдавать накопленный заряд на ниспадающих фронтах положительной и отрицательной полуволн, там же все диоды будут заперты?

      В схеме Б электролитические конденсаторы будут греться, т.к. часть обратного тока будет идти не только через диод, но и через конденсатор (оксидная пленка между фольгой и электролитом перестает быть барьером при подаче обратного напряжения)


      1. mayorovp
        21.11.2019 21:37
        #20914638

        В схеме Б, как я понял, диоды пусковые. В рабочем режиме ток всегда идёт через два конденсатора, пока один конденсатор заряжается — второй разряжается.


    1. iig
      21.11.2019 21:38
      #20914648
      +1

      Через схему в) ток будет идти, пока не зарядится конденсатор. Это обычный мостовой выпрямитель без нагрузки.


    1. shiotiny Автор
      22.11.2019 13:11
      #20917532

      Автор не слышал про неполярные электролиты?


      Автор решил не усложнять статью. :) Иначе её объём будет непосильным.

      Схема (в) работать не будет — конденсатор зарядится и все. Разряжаться то ему некуда будет.

      Схема (б) хороша, но нюансов много в ней — не все конденсаторы подойдут и так далее. Опять же — потери в электролитах, особенно дешевых — очень велики бывают. Они греются при этом.

      В общем, я сразу ввел граничные условия: маломощная низковольтная нагрузка и надёжная и простая схема. О чем и написал в статье.


  1. antonluba
    21.11.2019 21:51
    #20914704

    Наверное, было бы неплохо упомянуть о другой схеме выпрямителя, когда один провод сети 230В становится общим проводом питаемой схемы.
    Это часто используется для непосредственного управления симисторами, а они, как известно, лучше открываются отрицательным напряжением.
    В этом случае конденсаторный блок питания формирует отрицательное напряжение 5В, которое становится землей для микроконтроллера, а симисторы открываются подачей на управляющий электрод низкого логического уровня.


  1. misha1024
    22.11.2019 05:57
    #20915624

    Мне как-то подкинули светодиодных ламп, чистокровные китайцы. Они обладали интересным свойством — взрывались, отбрасывая колбу на пару тройку метров и посыпая комнату вонючими хлопьями бумаги. Внутри драйвером не пахло, остатки от электролита на 400 вольт, керамический конденсатор и еще парочка деталей. В общем после третьего выстрела (кстати в туалете во время кормления унитаза) я их все разобрал на светодиоды. Я так понял там и был этот БИП, но скудная схема и скачки напряжения убивали электролит?


    1. shiotiny Автор
      22.11.2019 06:02
      #20915626

      Да много что может быть.
      Например, простейшая схема навроде этой.


      1. iig
        22.11.2019 14:46
        #20918238

        Пульсации должны быть видимы без приборов.


        1. shiotiny Автор
          22.11.2019 17:14
          #20919216

          Ну да. Там еще элекролит должен быть параллельно светодиоду. И сопротивление небольшое последовательно со светодиодом.


        1. Mirn
          25.11.2019 05:26
          #20926550

          пульсации можно увидеть камерой смартфона если в ней есть режим слоу-мо, некоторыми дешёвыми камерами можно и в обычных 30-60фпс увидеть, но надо направить впритак на лампу чтоб света было так много что камере пришлось бы захват картинки делать не полный период а например 1/120 часть времени и тогда частоты моргания и семплирования камеры начнут накладываться друг на друга и можно будет увидеть их кратную разницу, например 50 герц через диодный мост дадут 100 Герц, а камера семплирует на 120 герцах с пропусками, но это даст моргания в 120-100=20 Герц а их уже видно.


  1. Samid777
    22.11.2019 21:09
    #20920282

    Схемы с гасящим конденсатором очень давно не попадались. Но первую встречу с таким блоком помню до сих пор. Просто хотел закрутить провода от блока питания, включенного в розетку, чтобы после этого подключить его к зажиму. Делал я это в сыром помещении, и сам слегка промок. Что было после прикосновения, я вспомнить не мог. Поднялся со второго раза.


  1. poulch
    24.11.2019 23:52
    #20926146

    а можно ведь еще и комбинировать. Гасящий конденсатор и разделительный трансформатор… там есть свои тонкости, но будет развязка от сети.


    1. ofStatic
      25.11.2019 02:36
      #20926402

      Если будет куда впихнуть трансформатор, то в конденсаторе не будет уже никакой нужды.


      1. Dr_Faksov
        25.11.2019 07:24
        #20926684

        Если будет куда впихнуть трансформатор, то в конденсаторе не будет уже никакой нужды


        Размеры трансформатора. Схемы конденсатор + трансформатор массово выпускались в СССР, использовались в декоративных светильниках.


      1. poulch
        25.11.2019 09:29
        #20926904

        размеры разделительного и понижающего несравнимы. ну и медного провода сильно меньше уходит…


  1. Dinxor
    25.11.2019 06:31
    #20926610

    Такие конденсаторные БП очень широко применяются до сих пор: дешевые светодиодные лампочки, датчики движения и освещенности для управления светом, сетевая часть беспроводных звонков и беспроводных пультов для люстр. Косяк этой схемы — со временем падает емкость конденсатора, устройство перестает работать (или звонок начинает «заикаться»).
    Расчет емкости конденсатора примитивен — 1 мкФ на каждые 70 мА тока нагрузки. Больше 2,2 мкФ не встречал, такой стоял в 4-х канальном ДУ люстры.
    Несмотря на относительно большую величину тока, потребляемая от сети мощность минимальна — реактивная составляющая нагрузки не учитывается бытовым электросчетчиком.