Трансформаторный источник питания постоянного тока напряжением 5 В

Все большее число приборов потребляет очень небольшой ток от источника питания. Если вам нужно спроектировать устройство с питанием от сети, вы можете выбрать между линейным и импульсным источником питания. Однако, что, если общее энергопотребление устройства очень мало? Источники питания на основе трансформаторов громоздки, в то время как коммутаторы, как правило, обеспечивают больший ток, значительно увеличивают сложность, проблемы с компоновкой печатной платы и, по сути, снижают надежность. Возможно ли создать простой, минимальный источник подсчета (первичный источник питания 230 В переменного тока) без трансформаторов или катушек, способных доставлять около 100 мА, например, на 5 В? Общий подход может заключаться в использовании высокоэффективного стабилизатора, который будет выпрямлять переменный ток и, используя стабилитрон для обеспечения выхода 5,1 В, рассеивает весь избыток от 5,1 В до (230 × √2) вольт в резисторе. Даже если нагрузка потребует только около 10 мА, потеря будет составлять примерно 3 Вт, поэтому значительная теплоотдача может произойти даже при таком небольшом потреблении энергии.

 

Трансформаторная 5-вольтовая цепь питания

При 100 мА бесполезная диссипация будет превышать 30 Вт, что делает эту схему совершенно неприемлемой. Эффективность преобразования мощности здесь не является серьезным соображением; вместо этого основная проблема заключается в том, как уменьшить интенсивную диссипацию и защитить компоненты от выгорания. Схема, показанная здесь, является одним из самых простых способов достижения вышеуказанных целей на практике. Варистор JVR используется для защиты от перенапряжения / перенапряжения. Разделитель напряжения R1-R2 следует за выпрямленным 230 В и, когда он достаточно высок, T1 включается и T3 не может проводить. Когда выпрямленное напряжение падает, T1 отключается, и T3 начинает ток в емкость конденсатора C1. Точка перехвата (момент отключения T1) устанавливается с помощью P1 (обычно устанавливается около 3k3), который управляет суммарной выходной мощностью источника питания: уменьшение P1 заставляет T1 реагировать позже, останавливая T3 позже, поэтому больше тока но с увеличенной теплоотдачей. Компоненты T2, R3 и C2 образуют типичную схему «плавного пуска» для уменьшения всплесков тока - это необходимо для ограничения тока зарядки C1 при первоначальном включении источника питания. При заданной настройке P1 выходной ток через R5 является постоянным. Таким образом, нагрузка R4 потребляет столько тока, сколько требуется, в то время как остальная часть проходит через стабилитрон D5. Знание максимального тока, наносимого нагрузкой, позволяет регулировать значение P1 до такого значения, чтобы обеспечить общий ток через R5 всего 5-6 мА по максимальному значению, требуемому нагрузкой. Таким образом, ненужная диссипация значительно уменьшается, при этом сохраняется стабилизирующая функция стабилизатора. Зенеровский диод D5 также защищает C1 от перенапряжений, что позволяет использовать недорогие электрогитары 16 В. Токовый поток через R5 и D5, даже когда напряжение отключено, предотвращает чрезмерное повышение напряжения на затворном источнике T3 и причинение ущерба устройству. Кроме того, T1 не обязательно должен быть высоковольтным транзистором, но его коэффициент усиления должен превышать 120 (например, BC546B или даже BC547C).