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».
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).
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).
- Мультиметром в режиме «V~» измерьте выход трансформатора (≈12 В действующих).
- 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?
Обе полуволны → удвоенная частота.
3. Ток 1 А, мост, C = 10 000 мкФ. Пульсации примерно?
1 / (100 · 0,01) = 1 В.
4. Почему после конденсатора напряжение больше «действующего» 12 В?
Пик = 12·√2 ≈ 17 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.