Схемотехника · урок 8 из 18

Выпрямитель и сглаживание

Как из переменного тока получить постоянный: диоды, диодный мост и конденсатор фильтра.

Почти вся электроника работает на постоянном токе, а в розетке — переменный. Блок питания делает три шага: трансформатор понижает напряжение, выпрямитель разворачивает отрицательные полуволны, конденсатор сглаживает «горбы».

VD1Rн
Однополупериодный выпрямитель (рис. 1.68): работает только половина периода
C1000 мкФRн+−
Мостовой выпрямитель с конденсатором (рис. 1.70, 1.74): работают обе полуволны

Мост

Четыре диода, соединённые ромбом, направляют ток через нагрузку всегда в одну сторону — и в положительную полуволну, и в отрицательную. На выходе — «горбы» удвоенной частоты (100 Гц) без провалов. Плата: на пути тока два диода, это −1,4 В.

Конденсатор фильтра и пульсации

На вершине горба конденсатор заряжается, а между горбами отдаёт ток нагрузке и понемногу разряжается. Остаётся «пила» — пульсации. Их оценка из книги:

ΔU ≈ Iнагр / (fпульс · C)

где fпульс = 100 Гц для моста. 0,5 А и 1000 мкФ — пять вольт пульсаций, слишком много; 4700 мкФ — около 1 В. Что осталось, добивает стабилизатор (урок 9).

Выпрямитель и пульсации

Опыты с сетью 220 В — только с готовым трансформаторным или USB-блоком питания. Сеть смертельно опасна; всё, что ниже, делается на безопасных 5–12 В.

Опыт на макетной плате

Нужно: безопасный источник переменного тока не нужен — возьмите генератор тона телефона через наушный выход и светодиоды как «диоды-индикаторы», или готовый модуль диодного моста KBP307 + трансформатор 220/12 В в закрытом корпусе (сборку с сетью делает взрослый, знакомый с электробезопасностью).

  1. Мультиметром в режиме «V~» измерьте выход трансформатора (≈12 В действующих).
  2. После моста без конденсатора режим «V⎓» покажет ≈10 В (среднее «горбов»), с конденсатором 1000 мкФ — около 15–16 В (пик минус два диода).

Проверьте себя

1. Сколько диодов в мостовом выпрямителе?

2. Частота пульсаций после моста при сети 50 Гц?

3. Ток 1 А, мост, C = 10 000 мкФ. Пульсации примерно?

4. Почему после конденсатора напряжение больше «действующего» 12 В?

По книге: П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники» (М.: БИНОМ, 2014), гл. 1, с. 50–58; гл. 6, с. 343–349. Текст урока — пересказ, схемы перерисованы.