Глава 6. Источники питания и стабилизаторы

6.3. Выпрямители и сглаживающие фильтры

Всё, что стоит перед стабилизатором: сетевой шнур, фильтр, гаситель выбросов, предохранитель и меры безопасности, выбор трансформатора по напряжению и току, расчёт конденсатора фильтра и выбор диодов.

≈ 21 мин чтения · пунктирное подчёркивание — наведите или нажмите, чтобы увидеть пояснение

Стабилизатор не создаёт энергию — он лишь отрезает лишнее от того, что ему дали. Дать ему «нестабилизированное постоянное напряжение» — работа трансформатора, моста и конденсатора, с которыми мы познакомились в разделе 1.6. Теперь пройдём такой источник целиком, от вилки до выхода, на конкретном примере: питание стабилизатора +12 В, 1,5 А — около +18 В с пульсациями. По пути отметим всё, о чём легко забыть при проектировании.

Сетевое напряжение смертельно опасно. Всё, что на схеме левее вторичной обмотки трансформатора, находится под напряжением сети 230 В. Не собирайте и не измеряйте такие цепи без опыта и присмотра опытного человека. Работайте только с вынутой вилкой, разряжайте конденсаторы перед касанием, изолируйте каждое соединение.

1234567891011

Сетевая часть и выпрямитель: нестабилизированные +18 В для стабилизатора +12 В, 1,5 А

Что здесь что (11)

Предохранитель 0,5 А, медленный. в фазном проводе; без него прибор не собирают
Варистор. гасит выбросы сети: начинает проводить выше своего порога
Сетевой фильтр. дроссели и конденсаторы: не пропускают помехи ни в сеть, ни из сети
Средняя точка конденсаторов — на корпус. конденсаторы на защитную землю отводят синфазные помехи
Выключатель сети. опасное место: он рядом с низковольтными цепями
RC-цепочка 100 Ом + 0,1 мкФ. гасит выброс от индуктивности обмотки при выключении
Трансформатор 15 В, 2,5 А. понижает напряжение и отделяет схему от сети
Диодный мост. двухполупериодный выпрямитель
Конденсатор 6800 мкФ, 35 В. сглаживает; при 1,5 А размах пульсаций около 2,2 В
Светодиод через 2,2 кОм. показывает, что питание есть, и разряжает конденсатор после выключения
Защитная земля PE. соединена с металлическим корпусом

Сетевая часть слева направо

Вилка, трёхпроводный шнур

Предохранитель

Варистор, фильтр

Выключатель

Трансформатор

Мост + конденсатор

Схема рассчитана на нашу сеть — 230 В, 50 Гц. Если вам попадётся описание американского прибора, помните, что там и напряжение, и частота, и цвета проводов другие: при 60 Гц полупериод короче (8,3 мс вместо 10 мс), токи первичной цепи при 120 В вдвое больше, а «белый» провод там — нейтраль, а не фаза.

Сеть и цвета проводов

	Россия, Европа	США
Сеть	230 В, 50 Гц	120 В, 60 Гц
Фаза	коричневый (бывает чёрный, серый)	чёрный
Нейтраль	синий	белый
Защитная земля	жёлто-зелёный PE	зелёный
Полупериод (для расчёта пульсаций)	10 мс	8,3 мс

6.3.1Сетевая часть: шнур, фильтр, предохранитель

≈ 7 мин2 упр.

Главное

Шнур — трёхпроводный, защитная земля — на металлический корпус: при пробое изоляции сгорит предохранитель, а не человек.
Сетевой фильтр и варистор ослабляют помехи и выбросы в 1–5 кВ, которые время от времени бывают в любой сети.
Предохранитель обязателен: медленный, номиналом не меньше 1,5 × действующего тока (измерять прибором true RMS); фаза — на задний вывод держателя.
Сетевые соединения закрывают термоусадкой; самое коварное место — выключатель на передней панели.

Шнур с защитным проводом

Представьте, что изоляция первичной обмотки со временем треснула и сетевой провод коснулся металлического корпуса. Если корпус никуда не подключён, он теперь под напряжением 230 В и ждёт первого прикосновения. Если же корпус соединён с третьим, защитным проводом шнура, получается короткое замыкание фазы на землю — и предохранитель сгорает. Поэтому для прибора в металлическом корпусе шнур всегда трёхпроводный, а защитный провод надёжно прикреплён к корпусу.

Помехи и выбросы

Сеть — не чистая синусоида. Измерения показывают, что выбросы в 1–5 кВ время от времени бывают в любой сети, а выбросы поменьше — гораздо чаще: включается двигатель лифта, срабатывает реле, бьёт молния за километр. В обратную сторону идут помехи от самого прибора, особенно если в нём есть быстрые цифровые схемы.

Против этого на входе ставят простой LC-фильтр. Без него часто обходятся, но с ним лучше:

прибор не засоряет сеть своими радиопомехами;
помехи из сети не доходят до схемы.

Готовые фильтры выпускают многие фирмы (Corcom, Schaffner, Cornell-Dubilier, Sprague и другие). Их выбирают по напряжению сети, току и нужному ослаблению в диапазоне примерно 0,15–1 МГц. Учтите, что паспортное ослабление измерено в 50-омном тракте; в реальной сети, у которой совсем другое сопротивление, оно может отличаться.

От коротких мощных выбросов фильтр защищает плохо. Для них нужен гаситель выбросов — чаще всего варистор. Он ведёт себя как двусторонний высоковольтный стабилитрон: до порога почти не проводит, выше порога его сопротивление резко падает, и он поглощает энергию импульса, пропуская токи в сотни ампер. Варисторы маленькие и дешёвые (GE, Siemens/EPCOS и многие другие); их подбирают по напряжению сети и по допустимому пиковому току.

Предохранитель

Предохранитель в приборе — не формальность. Автомат в квартирном щитке на 16–25 А защищает проводку в стенах, а не ваш блок питания: от неисправности маленького прибора он не сработает.

1–5 кВвыбросы в любой сети

0,2 → 1,5 Апервичный ток при пробое конденсатора

сотни ваттв обмотках трансформатора

≥ 1,5 ×номинал предохранителя

Самая обычная авария нашего источника — пробой конденсатора фильтра. Вторичная обмотка через мост оказывается почти замкнутой, ток ограничивает лишь сопротивление её провода. Первичный ток вырастает с обычных 0,2 А примерно до 1,5 А, а мощность, выделяемая в обмотках, — в десятки раз, до сотен ватт. Через несколько минут трансформатор дымит, а изоляция плавится. Щитовой автомат на 16 А при этом спокоен.

Как выбрать и подключить предохранитель

Тип — медленный (T)чтобы выдерживать бросок тока при включении
Измерить действующий токприбором, показывающим истинное действующее значение (true RMS)
Номинал ≥ 1,5 × измеренногоближайший больший из стандартного ряда
Фаза — на задний вывод держателяа сам предохранитель — именно в фазном проводе

Пояснения к этим шагам.

Почему медленный. В момент включения заряжаются пустые конденсаторы фильтра и намагничивается сердечник трансформатора — бросок тока в разы больше рабочего. Быстрый предохранитель перегорал бы через раз.
Почему измерять, а не считать. Выпрямитель с конденсатором берёт ток короткими импульсами у вершин синусоиды: диоды открыты лишь малую часть периода (мал угол отсечки). Чем больше ёмкость, тем импульсы уже и выше, а отношение действующего тока к среднему — больше. Оценка «мощность разделить на 230 В» даёт заниженный ток. Надёжнее всего измерить ток прибором true RMS и взять предохранитель хотя бы на 50 % больше — запас на повышенное напряжение сети и на «старение» плавкой вставки.
Куда фазу. Фазный провод подводят к заднему (дальнему) выводу держателя. Тогда, отвинтив колпачок, человек держит в пальцах вставку, соединённую лишь с обесточенной частью схемы. Сетевые разъёмы со встроенным держателем устроены так, что вставку не достать, не вынув вилку, — это ещё лучше.

1234

Как подключить держатель предохранителя: фазу — на задний вывод, тогда снятая вставка не под напряжением

Что здесь что (4)

Задний вывод — фаза. уходит вглубь прибора; к нему не дотянуться, когда колпачок снят
Боковой вывод — к схеме. без вставки не под напряжением, если фаза пришла на задний вывод
Колпачок со вставкой. именно его берут пальцами при замене
Плавкая вставка. в блоках питания — медленная (тип T)

Опасность поражения током

Транзисторные схемы обычно работают при 5–30 В, поэтому в большинстве приборов убить током может только сетевая проводка — исключения, конечно, бывают (высоковольтные источники, ламповые схемы, импульсные преобразователи с сетевым выпрямителем).

Правило. Каждое соединение, находящееся под напряжением сети, закрывают термоусадочной трубкой. Изолента внутри прибора со временем отклеивается и защитой не считается.

Ловушка. Особенно коварен выключатель на передней панели: к нему тянутся сетевые провода, а рядом идёт низковольтный монтаж, и щуп осциллографа (в худшем случае — палец) при измерениях легко его задевает.

Полезные мелочи

Удобны «входные силовые модули»: разъём IEC на три контакта (шнур отстёгивается), сетевой фильтр, держатель предохранителя и выключатель в одном корпусе — например, серии Schaffner FN380 или Corcom L, на токи 2–6 А. Есть варианты с одним или двумя предохранителями и с разрывом одной или обеих линий.
Светодиодный индикатор на схеме питается от нестабилизированного напряжения через резистор. Лучше брать для него стабилизированное: яркость не будет «дышать» вместе с сетью, и не будет бросков при сбросе нагрузки.
Цепочка 100 Ом + 0,1 мкФ параллельно первичной обмотке гасит выброс, который индуктивность обмотки выдаёт в момент размыкания выключателя. Её часто не ставят, но рядом с компьютерами и цифровой аппаратурой лучше не экономить. Конденсатор берут специального класса X2 для работы в сети. Ту же цепочку иногда ставят параллельно контактам выключателя — эффект тот же.

Упражнение 6.3.1

Прибор true RMS показал в первичной цепи настольного источника 0,35 А при номинальном напряжении сети. Каким должен быть наименьший номинал предохранителя по правилу «плюс 50 %» и какой стандартный медленный предохранитель (ряд 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1 А) вы поставите?

Iмин =Аноминал =А

Решение

Нужен запас не меньше 50 %: $0, 35 \cdot 1, 5 = 0, 525$ А. Ближайший больший стандартный номинал — 0,63 А, тип T (медленный). Вставка на 0,5 А формально «почти подходит», но работала бы без нужного запаса и со временем перегорела бы сама. Быстрая вставка на 0,63 А сгорала бы при включениях от броска тока заряда конденсаторов.

Упражнение 6.3.2

Держатель предохранителя имеет задний вывод (уходит вглубь прибора) и боковой. Куда подключить фазный провод сети?

Решение

Боковой вывод соединён с той частью держателя, которая остаётся доступной пальцам при замене вставки. Если фаза приходит на задний вывод, то при снятом колпачке всё, чего можно коснуться, обесточено. И сам предохранитель ставят именно в фазный провод: окажись он в нейтрали, после его сгорания схема осталась бы под фазным напряжением.

6.3.2Трансформатор: напряжение и ток обмотки

≈ 7 мин2 упр.

Главное

Сетевой прибор без трансформатора делать нельзя: без гальванической развязки вся схема под напряжением сети.
Стабилизатору важен минимум входного напряжения (дно пульсаций), а нагрев проходного транзистора определяется средним.
$U_{пик} \approx 2 U_{2} - 2 U_{д}$ ; окончательно — измерить при полной нагрузке и пониженной сети.
С конденсатором ток обмотки идёт узкими импульсами, его действующее значение больше среднего: трансформатор нужен с запасом по току.

Начнём с запрета. Прибор, который питается от сети, должен иметь трансформатор (или другой элемент гальванической развязки). Бестрансформаторные схемы — гасящий конденсатор или резистор прямо от сети — любят производители дешёвой бытовой техники: светодиодных ламп, ночников, простых зарядок. Но вся такая схема находится под высоким напряжением относительно земли, водопроводных труб и любого заземлённого прибора.

Для устройства, которое соединяется с другой аппаратурой, это недопустимо, и вообще этого лучше избегать. С такими приборами будьте предельно осторожны: стоит подключить земляной зажим щупа осциллографа к «общему проводу» бестрансформаторной схемы — и вы устроите короткое замыкание сети через осциллограф, с искрами и испорченным щупом.

У бестрансформаторного прибора нет гальванической развязки от сети: любая его точка может оказаться под фазным напряжением. Подключать к нему заземлённые приборы (осциллограф, компьютер) можно только через разделительный трансформатор.

С выбором трансформатора тоже не всё просто. Готовые трансформаторы продаются сериями на стандартные напряжения (6, 9, 12, 15, 18, 24 В и т. д.); если нужного сочетания напряжения и тока нет, его заказывают или перематывают сами, а при серии в десятки штук заказ на заводе — нормальный путь.

Сколько вольт на вторичной обмотке

Здесь работает компромисс. Чем ниже вход стабилизатора, тем меньше тепла на проходном транзисторе. Но вход ни при каких условиях не должен опускаться ниже минимума — выход стабилизатора плюс его минимальное падение (обычно 2–3 В), — иначе на выходе появятся провалы с частотой 100 Гц.

Правило. Поэтому полезно разделять два числа: стабилизатору важен минимум входного напряжения — дно пульсаций в худший момент, а нагрев проходного транзистора определяется средним входным напряжением.

Посчитаем наш пример. Трансформатор на 15 В: пик выпрямленного напряжения примерно в 1,41 раза больше действующего значения обмотки, минус падение на двух диодах моста: $15 \cdot 1, 41 - 1, 8 \approx 19, 4$ В. При сети на 10 % ниже — около 17,3 В. Конденсатор 6800 мкФ при токе 1,5 А даёт пульсации около 2,2 В, так что дно — около 15,1 В. Стабилизатору +12 В с минимальным падением 2,5 В нужно 14,5 В — запас есть, хоть и небольшой.

Напряжение после моста

U_{пик} \approx 2 U_{2} - 2 U_{д}, U_{мин} \approx U_{пик} - Δ U_{пульс}

Обозначения:

U_{2}

U_{д}

Δ U_{пульс}

U_{мин}

Расчёт обмотки — от выхода назад к сети

Дно пульсаций $U_{вых}$ + минимальное падение стабилизатора
Вершина+ размах пульсаций
До диодов+ $2 U_{д}$
Пониженная сетьразделить на 0,9 (сеть −10 %)
Действующее $U_{2}$ разделить на $2$
Проверка холостого ходапри повышенной сети — по этому напряжению выбирают конденсатор

Совет. Такой расчёт — только первое приближение. Если вы сознательно идёте на минимальный запас, проверьте источник измерениями. Под нагрузкой напряжение просядет сильнее, чем видно из формулы: мешают сопротивление обмоток и свойства сердечника, которые на бумаге заранее не учтёшь. Мерить нужно в самых тяжёлых условиях — при полном токе и наименьшем напряжении сети.

Добавьте сюда разброс ёмкости электролитических конденсаторов (допуск −20…+50 % обычен, у старых серий и шире), от которого зависят пульсации. Для окончательной подгонки удобны трансформаторы с отводами на первичной обмотке.

Сколько ампер выдержит обмотка

Ток обмотки — второй подвох. Трансформатор с надписью «15 В, 2,5 А» рассчитан на действующий ток 2,5 А при активной нагрузке, например лампе. Выпрямитель с конденсатором — совсем другая нагрузка: диоды проводят лишь короткое время у вершины синусоиды, пока конденсатор подзаряжается, и весь заряд приходит короткими всплесками тока. При том же среднем токе действующий ток, а с ним и нагрев обмоток ( $I^{2} R$ ), оказываются заметно больше.

Конденсатор получает энергию только вблизи вершин синусоиды, остальное время он сам питает нагрузку

Ток обмотки идёт короткими всплесками: в среднем 0,8 А, но действующее значение намного больше

Ирония в том, что «лучший» фильтр с большой ёмкостью делает импульсы ещё уже и только увеличивает нагрев обмоток: за малые пульсации платят более мощным трансформатором. Двухполупериодный выпрямитель здесь лучше однополупериодного — он забирает ток дважды за период, и импульсы шире.

Упражнение 6.3.3

Подбираем трансформатор для стабилизатора +15 В с минимальным падением 2,0 В. Мост на диодах Шоттки (0,5 В на диод), размах пульсаций при полной нагрузке 1,2 В, сеть может отклоняться на ±10 %. Найдите наименьшее действующее напряжение вторичной обмотки (просадку под нагрузкой не учитывайте) и наибольшее напряжение на конденсаторе без нагрузки при повышенной сети.

U2 =ВUC макс =В

Решение

Идём от выхода назад. Дно пульсаций — не ниже $15 + 2, 0 = 17, 0$ В, вершина — $17, 0 + 1, 2 = 18, 2$ В, до диодов — $18, 2 + 1, 0 = 19, 2$ В. Всё это при сети −10 %, значит, номинальный пик обмотки $19, 2/0, 9 = 21, 3$ В, действующее $U_{2} = 21, 3/ 2 = 15, 1$ В — подойдёт стандартная обмотка на 15 В только с проверкой под нагрузкой; надёжнее 16–18 В. Без нагрузки при +10 % конденсатор зарядится до $21, 3 \cdot 1, 1 - 1, 0 = 22, 5$ В (на холостом ходу обмотка даёт даже немного больше номинала) — конденсатор берут на 35 В. Средняя мощность на проходном транзисторе при номинальной сети и токе 1 А: $(21, 3 - 1, 0 - 0, 6 - 15) \cdot 1 \approx 4, 7$ Вт.

Упражнение 6.3.4

Вторичная обмотка тороидального трансформатора рассчитана на действующий ток 3 А при активной нагрузке. В мостовом выпрямителе с большим конденсатором отношение действующего тока обмотки к постоянному току нагрузки составляет около 1,65. Какой наибольший постоянный ток можно брать с выпрямителя, не перегревая обмотку?

Iн =А

Решение

Нагрев определяется действующим током: $I_{д} = 1, 65 I_{н} \leq 3$ А, откуда $I_{н} \leq 3/1, 65 = 1, 82$ А. Обмотка «на 3 А» под выпрямитель с конденсатором отдаёт лишь около 1,8 А постоянного тока. Если увеличить ёмкость фильтра, импульсы станут уже, отношение вырастет, и допустимый ток уменьшится ещё.

6.3.3Конденсатор фильтра и выпрямительные диоды

≈ 7 мин2 упр.

Главное

Пульсации при постоянном токе нагрузки: $Δ U = I t / C$ , где $t$ — не больше полупериода сети (10 мс при 50 Гц).
Рабочее напряжение конденсатора выбирают по холостому ходу при повышенной сети, ёмкость — с учётом допуска −20 %.
Лишняя ёмкость вредна: она греет трансформатор и нагружает диоды.
Выпрямительные диоды рассчитаны на амперы и сотни вольт; в низковольтных источниках выгодны диоды Шоттки.

Пульсации — простая оценка

Возиться с экспонентами разряда конденсатора здесь не нужно. Нагрузка выпрямителя — вход стабилизатора, а он потребляет практически постоянный ток, независимо от напряжения. Конденсатор, разряжаемый постоянным током, теряет напряжение по прямой: $d U / d t = I / C$ . За время между подзарядками $t$ напряжение упадёт на

Пульсации на конденсаторе фильтра

Δ U = \frac{I t}{C}

Обозначения:

Δ U

I

t

C

Оценка с запасом: часть периода конденсатор не разряжается, а заряжается, так что реальное время разряда меньше полупериода.

Пила пульсаций: мост, 50 Гц, обмотка 12 В, 5600 мкФ, 0,8 А. Между подзарядками конденсатор разряжается почти по прямой со скоростью I/C, размах ΔU ≈ I·t/C при t ≤ 10 мс

Эта оценка верна для всех линейных источников. У импульсных преобразователей картина иная — о них в разделе 6.6.

Пример. Подберём конденсатор для источника, питающего стабилизатор +9 В, 0,8 А (скажем, усилитель для наушников с запасом).

Расчёт конденсатора фильтра

Трансформаторобмотка 12 В: пик после моста $12 \cdot 1, 41 - 1, 8 \approx 15, 2$ В, при сети −10 % — около 13,5 В
Дно пульсацийстабилизатору с падением 2 В нужно не меньше 11 В
Допустимый размах $13, 5 - 11 \approx 2, 5$ В; берём 2 В, чтобы оставить запас на просадку обмотки
Ёмкость $C = I t /Δ U = 0, 8 \cdot 0, 01/2 = 4000$ мкФ
Номиналс учётом допуска −20 % нужно 5000 мкФ — ставим 5600 мкФ; напряжение: без нагрузки при +10 % около 16,9 В, конденсатор на 25 В

Для таких конденсаторов хороши электролитические конденсаторы с винтовыми выводами на одном торце, а на меньшие ёмкости — такие же по качеству с осевыми или радиальными выводами для пайки. И снова: допуск ёмкости большой, его нужно закладывать в расчёт.

Ловушка. Не ставьте ёмкость «с огромным запасом». Лишний конденсатор занимает место, сужает импульсы тока — значит, увеличивает отношение действующего тока к среднему и нагрев трансформатора, — и нагружает диоды бросками тока.

Совет. Светодиод с резистором на выходе выпрямителя заодно разряжает конденсатор за десятки секунд после выключения. Это полезно: заряженный конденсатор в выключенном приборе легко повредит детали (а то и паяльник), если вы, решив, что напряжения нет, начнёте что-то перепаивать.

Выпрямительные диоды

Для источников питания нужны совсем не те диоды, что в сигнальных цепях. Сигнальный 1N4148 переключается за наносекунды, но рассчитан на десятки миллиампер. Выпрямительному важнее другое — ток и обратное напряжение.

Сигнальные и выпрямительные диоды

	Сигнальные (1N914, 1N4148)	Выпрямительные
Главное свойство	быстродействие (наносекунды)	большой ток и обратное напряжение
Ток	до 100 мА	от 1 до 25 А и больше
Обратное напряжение	редко больше 100 В	от 100 до 1000 В
Утечка	наноамперы	от микро- до миллиампер
Ёмкость	пикофарады	велика; для быстрых переключений не годятся

Распространённые выпрямительные диоды и мосты
Серия	Ток (сред.), А	$U_{обр}$ , В	$U_{пр}$ , В	Конструкция, назначение
1N4001–1N4007	1	50–1000	0,9	проволочные выводы; самые популярные
1N5400–1N5408 (1N5625 и др.)	3	50–1000	0,9	проволочные выводы — почти предел для пайки в плату
1N1183A–1N1190A	40	50–600	0,9	штыревые (на радиатор)
1N4933–1N4937	1	50–600	1,0	быстрое восстановление (~0,2 мкс), для преобразователей
1N5817–1N5819	1	20–40	≤ 0,6	Шоттки
1N5820–1N5822	3	20–40	≤ 0,5	Шоттки
мосты в пластмассе	1–2	50–1000	0,9 × 2	в плату
мосты на шасси	25 и более	50–1000	0,9 × 2	крепятся к корпусу (теплоотвод)

Как читать эту таблицу.

Рабочая лошадка — серия 1N4001–1N4007 на 1 А, обратное напряжение от 50 до 1000 В в зависимости от последней цифры.
Диоды на 3 А — почти предел для корпуса с проволочными выводами: тепло уходит только через выводы в плату.
Дальше начинаются штыревые диоды на радиатор (серия 1N1183A — до 40 А и 600 В) и мосты: на 1–2 А — в пластмассе для пайки в плату, на 25 А и больше — с креплением к шасси, которое служит радиатором.
Где важна скорость выключения (импульсные преобразователи, раздел 6.6), берут диоды с быстрым восстановлением, например 1N4933.
В низковольтных источниках выгодны диоды Шоттки: у серии 1N5823 прямое падение меньше 0,4 В при 5 А. Каждые сэкономленные полвольта — это и меньше нагрев моста, и больше запаса стабилизатору.

Модель: хватит ли стабилизатору входного напряжения на дне пульсаций

Упражнение 6.3.5

Блок питания активной акустической системы: стабилизатор +24 В, ток до 2 А, сеть 50 Гц, мостовой выпрямитель. Размах пульсаций должен быть не больше 1,5 В. Найдите нужную ёмкость и выберите стандартный номинал с учётом допуска −20 % (ряд 10 000, 15 000, 22 000, 33 000 мкФ).

C =мкФноминал =мкФ

Решение

$C = I t /Δ U = 2 \cdot 0, 01/1, 5 = 1, 33 \cdot 1 0^{- 2}$ Ф ≈ 13 300 мкФ. С допуском −20 % номинал должен быть не меньше $13 333/0, 8 \approx 16700$ мкФ — 15 000 мкФ не хватает, берём 22 000 мкФ (или два по 10 000 мкФ параллельно — у пары меньше внутреннее сопротивление). Рабочее напряжение выбирают по холостому ходу при повышенной сети; для такого источника это обычно 40–50 В.

Упражнение 6.3.6

Конденсатор фильтра 4700 мкФ заряжен до 25 В. Через какое время после выключения он разрядится через резистор 2,2 кОм (ток светодиода не учитывайте) до безопасного 1 В? Сравните также мощность потерь в мосту при токе 2 А с кремниевыми диодами (0,9 В) и с диодами Шоттки (0,5 В).

t =сPSi =ВтPШ =Вт

Решение

Разряд через резистор экспоненциальный: $t = RC ln (U_{0} / U) = 2, 2 \cdot 1 0^{3} \cdot 4, 7 \cdot 1 0^{- 3} \cdot ln 25 = 10, 34 \cdot 3, 22 = 33, 3$ с — полминуты, вполне достаточно, чтобы не успеть схватиться за плату. В мосту ток всегда идёт через два диода: $P = 2 U_{пр} I$ , то есть $2 \cdot 0, 9 \cdot 2 = 3, 6$ Вт против $2 \cdot 0, 5 \cdot 2 = 2, 0$ Вт. Вход стабилизатора к тому же выиграет 0,8 В — для низковольтного источника это заметно.