СИММЕТРИЧНЫЕ ДИНИСТОРЫ - В ИСТОЧНИКАХ ПИТАНИЯ
Основное назначение симметричных динисторов - работа в симисторных регуляторах мощности. Интересно применение такого регулятора по типовой схеме для включения сетевого адаптера, рассчитанного на номинальное напряжение 120В, в сеть 220 В (рис. 1).
При использовании симистора указанного на схеме типа и металлопленочного конденсатора К73-17 на номинальное напряжение 63 В все элементы регулятора можно установить в корпусе дорабатываемого адаптера А1. Для настройки устройства к выходу адаптера следует подключить необходимую нагрузку и вольтметр, поставить вместо резистора R1 переменный 220 кОм и постоянный 51 кОм, включенные последовательно. Уменьшая сопротивление резистора R1, начиная от максимального значения, установить на нагрузке необходимое напряжение и заменить подобранные резисторы на один максимально близкого сопротивления.
При отсутствии симистора в пластмассовом корпусе можно использовать и обычный - КУ208В или КУ208Г. Конденсатор С1 должен быть металлопленочным или бумажным. Применение керамических конденсаторов нежелательно, так как температурная стабильность выходного напряжения будет низкой. На рис. 2 приведены зависимости выходного напряжения адаптера Panasonic KX-A09 (120 В, 60 Гц), которым комплектуются бесшнуровые телефоны KX-TC910-B, оттока нагрузки. Кривая 1 соответствует подаче на первичную обмотку напряжения 105 В частотой 50 Гц, кривая 2 - питанию от сети 220 В 50 Гц в соответствии со схемой рис. 1 и значению сопротивления резистора R1, при котором выходное напряжение равно 11,8 В, а ток нагрузки - 120 мА. Эта точка на кривой 1 была выбрана для сравнения различных вариантов включения адаптера в [2].
Кривая 3 снята при сопротивлении R1, обеспечивающем паспортное выходное напряжение адаптера 12 В и ток нагрузки 200 мА. Кривая 2 близка к кривым 2 и 3 в [2], полученным для включения адаптера в сеть 220 В через резистор, но КПД варианта включения через си-мисторный регулятор значительно больше, а суммарная рассеиваемая адаптером мощность - меньше. Однако пульсации выходного напряжения несколько возросли.
Интересно, что такие устройства понижения напряжения для питания бытовых приборов - фенов, электробритв и др. - выпускаются зарубежными производителями и продаются в России. Одно из них, с которым пришлось иметь дело автору, называлось в переводе на русский примерно так: "Спутник американского туриста во Франции".
Пожалуй, самым интересным является использование симметричного динистора для стабилизации напряжения бестрансформаторного блока питания с гасящим конденсатором. Схема такого устройства приведена на рис. 3.
Работает оно примерно так, как и блок со стабилитроном [З], но при зарядке конденсатора фильтра С2 до напряжения включения динистора VS1 (с точностью до падения напряжения на выпрямительном мосте) он включается и шунтирует вход диодного моста. Нагрузка получает питание от конденсатора С2. В начале следующего полупериода С2 вновь подзаряжается до того же напряжения, процесс повторяется. Нетрудно видеть, что начальное напряжение разрядки конденсатора С2 не зависит от тока нагрузки и напряжения сети, поэтому стабильность выходного напряжения блока очень высокая. Падение напряжения на динисторе во включенном состоянии невелико, рассеиваемая мощность, а значит, и нагрев значительно меньше, чем при установке стабилитрона.
Расчет блока питания с симметричным динистором производится по тем же формулам, что и для источника со стабилитроном [З], но минимальный ток через стабилизирующий элемент Icт min следует подставить равным нулю, что несколько уменьшает требуемую емкость гасящего конденсатора.
Экспериментально был проверен такой источник с конденсатором С1 емкостью 0,315 и 0,64 мкф (номиналы 0,33 и 0,68 мкФ) и динисторами КР1125КПЗА и КР1125КПЗБ. Типы и номиналы других элементов соответствовали приведенным на рис. 3. Напряжение на выходе блока составляло около 6,8 и 13,5 В для динисторов КР1125КПЗА и КР1125КПЗБ соответственно. При напряжении сети 205 В и емкости конденсатора С1 =0,315 мкф увеличение тока нагрузки от 2 до 16 мА приводило к уменьшению выходного напряжения на 70 мВ (т. е. на 1%) и на 100 мВ для С 1=0,64 мкф и изменению тока от 4 до 32 мА. Дальнейшее увеличение тока нагрузки сопровождалось резким падением выходного напряжения, а положение точки излома нагрузочной характеристики с большой точностью соответствовало расчету в соответствии с [З].
При необходимости соединения одного из выходов источника с сетевым проводом [4] можно применить однополупериодный выпрямитель с гасящим конденсатором (рис. 4).
В этом случае для уменьшения потерь используют только один из динисторов микросхемы КР1125КПЗ. Диод VD1 также служит для уменьшения потерь и не обязателен, поскольку в динисторе КР1125КПЗ есть диод для пропускания тока в обратном направлении. Наличие или отсутствие такого диода в динисторах серии КР1125КП2 в документации не отражено, а приобрести такую микросхему автору для проверки не удалось.
Максимальный постоянный или пульсирующий ток через динистор определяется рассеиваемой им мощностью и составляет около 60 мА. Если для получения необходимого выходного тока этого значения недостаточно, можно "умощнить" динистор си-мистором (рис. 5,а) для использования в источнике по схеме рис. 3 или тринистором (рис. 5,6) для устройства по схеме рис. 4.
Преимущества источников питания с динистором - меньшая рассеиваемая мощность и большая стабильность выходного напряжения, недостаток - ограниченный выбор выходных напряжений, определяемый напряжениями включения динисторов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кузнецов А. Симисторный регулятор мощности с низким уровнем помех. - Радио, 1998, №6, с. 60, 61.
2. Бирюков С. Подключение малогабаритных выносных 120-вольтных блоков питания к сети 220 В. - Радио, 1998, №7, с. 49,54.
3. Бирюков С. Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором. - Радио, 1997, №5, с. 48-50.
4. Бирюков С. Симисторные регуляторы мощности. - Радио, 1996, №1, с. 44-46.
С. АЛЕКСЕЕВ, г. Москва
РАДИО №10, 1998 15 июня 2010