Бестрансформаторних джерела живлення простіше у виготовленні і дешевше, ніж трансформаторні, однак вони представляють певну небезпеку для життя людини при налагодженні, ремонті та в експлуатації. Необережний дотик одночасно ктоковедущей частини і до заземленої поверхні може закінчитися вельми плачевно.

Схеми без гальванічної розв’язки застосовують у тих конструкціях, де не потрібна постійна присутність людини або забезпечена надійна ізоляція від ураження струмом. Варто відзначити, що використовувати такі джерела харчування доцільно тільки при невеликих струмах навантаження, так як в противному випадку розміри і вартість потрібних компонентів ростуть дуже швидко.

Розрізняють такі різновиди бестрансформаторних блоків живлення:

• з баластними резистором у вхідному ланцюзі;

• з баластними конденсатором у вхідному ланцюзі;

• з імпульсним неізольованим AC / DC-перетворювачем.

Баластними резисторами і конденсаторами гаситься надлишок мережевої напруги. Відповідно резистори повинні бути розраховані на велику потужність розсіювання, а конденсатори повинні бути плівковими, наприклад, К73-17, бажано з робочою напругою не менше 630 В. Запас потрібний, тому що допустимий змінну напругу КАС на частоті 50 Гц у даного класу конденсаторів значно менше допустимого постійної напруги KDC (Табл. 6.2).

   

Схеми баластового типу «не люблять» частих включень / виключень, оскільки в початковий момент часу виникають сплески напруги. Якщо є можливість, то краще взагалі обійтися без мережевого тумблера, що значно продовжить ресурс роботи пристрою. Оптимальна сфера застосування баластних схем – малопотужні прилади з цілодобовим режимом функціонування.

Імпульсні мережеві бестрансформаторних перетворювачі напруги носять назву AC / DC («змінне» АС в «постійне» DC). Вони забезпечують високий ККД і малі габарити, але генерують імпульсні перешкоди досить високої частоти і амплітуди. Крім того, мікросхеми, що застосовуються у цих перетворювачах, до числа дешевих і широкораспространенная не відносяться.

На Рис. 6.3, а … м показані схеми бестрансформаторним харчування з баластними резисторами і конденсаторами, а на Рис. 6.4, а … г – з мікросхемами імпульсних AC / DC-перетворювачів.

   

Рис. 6.3. Схеми бестрансформаторним харчування з баластними елементами (початок):

а) діоди VD1 … VD4 повинні витримувати зворотне напруга не менше 400 В. Резистори Rl, R2 є баластними для стабілітрона VD5. Опір резистора R3 вибирається так, щоб вихідна напруга не перевищувало +5.25 В при будь-якому струмі навантаження. ФНЧ на елементах C1, R3, С2 згладжує мережеві пульсації подвоєною частоти 100 Гц;

б) аналогічно Рис. 6.3, а, але паралельні баластні резистори замінюються послідовно включеними резисторами RL .. R3, RС-фільтр замінюється LC-фільтром LI, C1, а також додається запобіжник FUI. Максимально допустимий струм через дросель LI повинен бути із запасом більше, ніж струм навантаження;

в) повна класична схема джерела живлення з баластними конденсатором C1. Резистор R1 обмежує початковий струм заряду конденсатора С2 і є обов’язковим у таких схемах. Резистор R2 швидко розряджає конденсатор C1 після відключення вилки від мережі 220 В. Збірка діодів VD1 випрямляє напругу і може бути замінена двома діодами типу 1 N4004 … 1 N4007. Конденсатор С2 згладжує мережеві пульсації, а конденсатор СЗ усуває ВЧ-перешкоди. Вихідна напруга залежить від параметрів стабілітрона VD2 і струму навантаження;

г) харчування від трифазної мережі через баластні резистори RL .. R3. Стабілітрон VD4 потрібен, щоб мікросхема DA1 не вийшла з ладу від високого вхідного напруги при обриві навантаження в ланцюзі +5 В або при різкому зниженні струму споживання;

   

Рис. 6.3. Схеми бестрансформаторним харчування з баластними елементами (продовження):

д) стабілітрони VD3, VD4 мають підвищену потужність розсіювання 1 … 3 Вт і виконують попереднє обмеження напруги. Стабилизатор на мікросхемі DA I забезпечує вихідна напруга;

е) двухполуперіодний випрямляч з доданими мостом VD1 і світлодіодною індикацією наявності живлення. Резистор R3 визначає струм у навантаженні, а також яскравість світіння індикатора HLI. Вихідна напруга залежить від параметрів стабілітрона VD2 і струму навантаження;

ж) двополярний джерело живлення. Для повної симетрії схеми бажано забезпечити однакові струмові навантаження по ланцюгах +5 і -5 В;

є) розділення вихідної напруги на дві окремі гілки для виключення взаємних перешкод, наприклад, для живлення МК і для управління тиристором. Стабілітрон VD1 обмежує напругу на рівні +5.6 В. Діоди VD2, VD3 знижують його до +4.8 … +5 В в кожному каналі;

   

Рис. 6.3. Схеми бестрансформаторним харчування з баластними елементами (закінчення):

і) отримання двох напруг від одного джерела живлення. Сумарний струм навантаження складається з суми струмів в каналах +9 … +12 В і +5 В. При значних коливаннях струму навантаження слід вибрати стабілітрон VD3 з підвищеною потужністю розсіювання 1 … 3 Вт;

к) стабілітрони VDI, VD2 одночасно служать стабілізаторами і випрямлячами. Стабілітрони слід вибирати потужні, з запасом по струму;

л) замість одного застосовуються два баластних конденсатора C1, С2, які можуть бути розраховані на меншу допустима напруга;

м) в закритому стані тиристора VS1 струм на бестрансформаторним стабілізатор напруги (C1. .. CJ, RL .. R3, VDI, VD2) проходить через навантаження RH. Зважаючи найнижчого значення струму, навантаження не працює в повну потужність, наприклад, лампа не світиться, вентилятор не крутиться і т.д. Після включення тиристора VSI, в навантаження RH подається повна потужність, а напруга на виході стабілізатора знижується з +5 до +2.7 В. Щоб МК нормально функціонував, він повинен бути широкодіапазонним по харчуванню та мати можливість організації рестарту.

   

   

Рис. 6.4. Схеми мережевих бестрансформаторних блоків харчуватися з AC / DC-перетворювачами:

а) типова схема включення імпульсного AC / DC-перетворювача напруги на мікросхемі DA1 фірми ROHM;

б) типова схема включення імпульсного AC / DC-перетворювача напруги на мікросхемі DA1 фірми Power Integrations. Дроселі LI, L2сніжают рівень пульсацій;

в) формувач двох популярних у радіоаматорів напруг живлення +5 та +3.3 В. Мікросхема DA1 – це імпульсний АC1DC-перетворювач напруги фірми Supertex;

т) DAI – це імпульсний АC1DC-перетворювач напруги фірми Supertex. Загальний струм навантаження по виходах +18 і +5 В не повинен перевищувати 40 мА.

   
Джерело:
Рюмік С.М. 1000 і одна мікроконтролерних схема.