RU2484575C1 - Transformerless dc power supply source - Google Patents
Transformerless dc power supply source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484575C1 RU2484575C1 RU2012111064/07A RU2012111064A RU2484575C1 RU 2484575 C1 RU2484575 C1 RU 2484575C1 RU 2012111064/07 A RU2012111064/07 A RU 2012111064/07A RU 2012111064 A RU2012111064 A RU 2012111064A RU 2484575 C1 RU2484575 C1 RU 2484575C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- series
- voltage
- storage capacitors
- filter capacitor
- comparator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве простого и экономичного источника постоянного тока низкого напряжения, включаемого к сети переменного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used as a simple and economical source of low voltage direct current connected to an alternating current network.
В приборах бытовой техники нашли широкое применение низковольтные источники постоянного тока, подключаемые к сети переменного тока 220 В 50 Гц. Основными элементами таких источников являются понижающие трансформаторы, выпрямительные схемы и фильтры нижних частот [1].In household appliances, low-voltage direct current sources connected to an alternating current network of 220 V 50 Hz are widely used. The main elements of such sources are step-down transformers, rectifier circuits and low-pass filters [1].
Одним из недостатков известных устройств является применение в них сетевых понижающих трансформаторов.One of the disadvantages of the known devices is the use of network step-down transformers in them.
Указанный недостаток устранен в заявляемом техническом решении.The specified disadvantage is eliminated in the claimed technical solution.
Целью изобретения является упрощение конструкции и существенное уменьшение активной составляющей потребляемой энергии от источника переменного тока по сравнению с энергией постоянного тока, выделяющейся в активной нагрузке.The aim of the invention is to simplify the design and significantly reduce the active component of the energy consumed from the alternating current source in comparison with the direct current energy released in the active load.
Указанные цели достигаются в заявляемом бестрансформаторном источнике постоянного тока, содержащем однополупериодные выпрямители и конденсатор фильтра нижних частот, отличающемся тем, что включает две последовательно включенные однополупериодные цепи из последовательно включенных первого и второго диодов и первого и второго накопительных конденсаторов, заряжаемых от сети переменного тока поочередно от положительного и отрицательного полупериодов переменного напряжения, последовательно включенные накопительные конденсаторы подключены к конденсатору фильтра нижних частот через высокочастотную катушку индуктивности и силовой тиристор, управляющий электрод которого подключен через разделительный трансформатор к выходу компаратора, управляющий импульс которого образуется в момент достижения максимального напряжения в последовательно включенных первом и втором накопительных конденсаторах, параллельно конденсатору фильтра нижних частот подключена активная нагрузка, причем входы компаратора связаны с цепью формирования управляющего его работой сигнала, которая включает две параллельно включенные к концам последовательно соединенных первого и второго накопительных конденсаторов цепи, первая из которых состоит из последовательно соединенных третьего диода, стабилитрона и дополнительного накопительного конденсатора, а вторая - из последовательно соединенных резистора запуска компаратора, четвертого диода и резистора калиброванной утечки заряда дополнительного накопительного конденсатора, подключенного параллельно последнему.These goals are achieved in the inventive transformerless DC source containing half-wave rectifiers and a low-pass filter capacitor, characterized in that it includes two series-connected half-wave circuits of series-connected first and second diodes and the first and second storage capacitors charged alternately from the alternating current main from positive and negative half-periods of alternating voltage, series-connected storage capacitors in they are connected to the low-pass filter capacitor through a high-frequency inductor and a power thyristor, the control electrode of which is connected through an isolation transformer to the output of the comparator, the control pulse of which is generated when the maximum voltage is reached in the first and second storage capacitors connected in series, and the active filter is connected in parallel with the low-pass filter capacitor load, and the comparator inputs are connected to the formation circuit of the signal controlling its operation, to the second one includes two circuits connected in parallel to the ends of the first and second storage capacitors in series, the first of which consists of a third diode, a zener diode and an additional storage capacitor connected in series, and the second of a comparator start resistor, a fourth diode and a calibrated additional charge leakage resistor connected in series storage capacitor connected in parallel to the latter.
Достижение указанных целей объясняется отсутствием в схеме источника понижающего трансформатора, а также комплексным характером устройства для сетевого источника переменного напряжения, в котором доля реактивной (емкостной) составляющей является доминирующей. Эффективное запирание силового тиристора осуществляется действием э.д.с. самоиндукции в высокочастотной катушке индуктивности при разряде первого и второго накопительных конденсаторов на конденсатор фильтра нижних частот.The achievement of these goals is explained by the absence of a step-down transformer in the source circuit, as well as by the complex nature of the device for an alternating voltage network source, in which the share of the reactive (capacitive) component is dominant. The effective locking of the power thyristor is carried out by the action of the emf. self-induction in a high-frequency inductor during the discharge of the first and second storage capacitors to the low-pass filter capacitor.
Схема устройства представлена на рис.1, а действие его поясняется диаграммами напряжений, представленными на рис.2. Заявляемое устройство включает:The device diagram is shown in Fig. 1, and its effect is illustrated by the voltage diagrams presented in Fig. 2. The inventive device includes:
1 - первый диод однополупериодного выпрямителя D1,1 - the first diode of a half-wave rectifier D 1 ,
2 - второй диод однополупериодного выпрямителя D2,2 - the second diode of a half-wave rectifier D 2 ,
3 - первый накопительный конденсатор C1, 3 - the first storage capacitor C 1,
4 - второй накопительный конденсатор С2,4 - the second storage capacitor C 2 ,
5 - третий диод первой цепи формирования запускающего компаратор сигнала D3,5 - the third diode of the first circuit forming the comparator triggering signal D 3 ,
6 - стабилитрон D4,6 - Zener diode D 4 ,
7 - дополнительный накопительный конденсатор С3,7 - additional storage capacitor C 3 ,
8 - резистор запуска компаратора во второй цепи формирования R1,8 is a comparator start resistor in the second formation circuit R 1 ,
9 - четвертый диод второй цепи формирования запускающего компаратор сигнала D4,9 - the fourth diode of the second circuit forming the start of the comparator signal D 4 ,
10 - резистор калиброванной утечки заряда дополнительного накопительного конденсатора R2,10 - resistor calibrated leakage of the charge of the additional storage capacitor R 2 ,
11 - компаратор, вырабатывающий импульс, управляющий отпиранием силового тиристора A1,11 is a comparator that generates a pulse that controls the unlocking of the power thyristor A 1 ,
12 - источник питания компаратора ИП,12 - power comparator IP,
13 - силовой тиристор Т,13 - power thyristor T,
14 - разделительный трансформатор Тр развязки цепи управления силовым тиристором Т,14 - isolation transformer Tr decoupling the control circuit of the power thyristor T,
15 - высокочастотная катушка индуктивности (низкоомная) L,15 - high-frequency inductor (low resistance) L,
16 - конденсатор фильтра нижних частот C4,16 - low-pass filter capacitor C 4 ,
17 - активная нагрузка источника постоянного тока R3.17 - the active load of the DC source R 3 .
На рис.2а приведен график сетевого переменного напряжения с периодом Т.Figure 2a shows a graph of the ac mains voltage with period T.
На рис.2б дан график напряжения в функции времени, образующегося на концах последовательно соединенных первого и второго накопительных конденсаторов C1 и С2. Амплитуда переменного сетевого напряжения обозначена как UC, максимальное напряжение заряда последовательно включенных первого и второго накопительных конденсаторов (в схеме Латура) равно 2UC. Максимальное напряжение на конденсаторе фильтра нижних частот С4 в момент окончания разряда первого и второго накопительных конденсаторов 3 и 4 через открытый тиристор (Т) 13 обозначено как UH.Figure 2b shows a voltage graph as a function of time generated at the ends of the first and second storage capacitors C 1 and C 2 connected in series. The amplitude of the alternating mains voltage is denoted as U C , the maximum charge voltage of the first and second storage capacitors connected in series (in the Latour circuit) is 2U C. The maximum voltage on the low-pass filter capacitor C 4 at the time the discharge of the first and second storage capacitors 3 and 4 through the open thyristor (T) 13 is indicated is U H.
Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.
Переменное сетевое напряжение, например, с действующим значением 220 В, выпрямляется в схеме удвоения напряжения (в схеме Латура), состоящей их двух однополупериодных выпрямителей на элементах 1-4 (рис.1). При достижении напряжения на концах последовательно соединенных первого и второго накопительных конденсаторов 3 и 4 двойной величины амплитуды 2UC (порядка 620 В) автоматически открывается силовой тиристор 13, и заряд с первого и второго накопительных конденсаторов 3 и 4 стекает в конденсатор фильтра нижних частот 16 через открытый тиристор 13 и высокочастотную катушку индуктивности 15, и напряжение на конденсаторе фильтра нижних частот достигает наибольшей величины UH<<2UC при выборе C3>>C1=С2. За счет импульса тока указанного разряда в высокочастотной катушке индуктивности 15 образуется э.д.с. самоиндукции, полярность которой закрывает силовой тиристор Т в конце указанного разряда. Указанные процессы повторяются с периодичностью T=20 мс при частоте сетевого напряжения f=50 Гц.An alternating mains voltage, for example, with an effective value of 220 V, is rectified in a voltage doubling circuit (in the Latour circuit), consisting of two half-wave rectifiers on elements 1-4 (Fig. 1). When the voltage at the ends of the series-connected first and second storage capacitors 3 and 4 of a double amplitude value 2U C (about 620 V) is reached, the power thyristor 13 automatically opens, and the charge from the first and second storage capacitors 3 and 4 flows into the low-pass filter capacitor 16 through an open thyristor 13 and a high-frequency inductor 15, and the voltage across the low-pass filter capacitor reaches its maximum value U H << 2U C when C 3 >> C 1 = C 2 is selected. Due to the current pulse of the specified discharge in the high-frequency inductor 15 is formed emf self-induction, the polarity of which closes the power thyristor T at the end of the specified discharge. These processes are repeated with a frequency of T = 20 ms at a frequency of the mains voltage f = 50 Hz.
Рассмотрим действие управляющего работой компаратора 11 устройства на элементах 5-10. Сам компаратор представляет собой разновидность операционного усилителя со спусковой схемой в виде ждущего одновибратора с оконечным усилителем мощности импульсного сигнала, который подается на разделительный трансформатор 14, устраняющий гальваническую связь между компаратором 11, питаемым от отдельного источника питания ИП 12, и силовым тиристором 13. В установившемся режиме суммарное напряжение на первом и втором накопительных конденсаторах 3 и 4 изменяется периодически (с периодом Т) от UH до 2UC. При этом за счет включения стабилитрона (D1) 6 напряжение на дополнительном накопительном конденсаторе (С3) 7 устанавливается на уровне 2UC - UСТАБ, то есть меньше на несколько вольт (3-5 В) двойной амплитуды 2UC. До тех пор пока напряжение на конденсаторах 3 и 4 меньше величины 2UC - UСТАБ, ток в резисторе R1 запуска компаратора отсутствует, так как третий диод (D5) 9 является запертым. Когда указанное напряжение становится большим, чем величина 2UC - UСТАБ, третий диод 9 отпирается, и через резистор R1 8 запуска компаратора протекает ток. При этом на неинвертирующем входе компаратора 11 возникает положительный сигнал, запускающий компаратор, что приводит к появлению отпирающего силовой тиристор 13 импульса, поступающего с выхода компаратора через разделительный трансформатор 14. Указанным током управления на входе компаратора дополнительно подзаряжается дополнительный накопительный конденсатор 7, что незначительно увеличивает напряжение на нем. Поэтому для снижения величины этого напряжения до уровня 2UC - UСТАБ к моменту следующего разряда накопительных конденсаторов 3 и 4 на конденсатор фильтра нижних частот 16 в схеме формирования использован резистор калиброванной утечки заряда дополнительного накопительного конденсатора R2, величина сопротивления которого соответственно подбирается.Consider the action of controlling the operation of the comparator 11 of the device on the elements 5-10. The comparator itself is a type of operational amplifier with a trigger circuit in the form of a standby one-shot with a terminal pulse power amplifier, which is fed to an isolation transformer 14, eliminating the galvanic connection between the comparator 11, powered from a separate power supply IP 12, and the power thyristor 13. In the steady state In the mode, the total voltage at the first and second storage capacitors 3 and 4 varies periodically (with a period T) from U H to 2U C. Moreover, due to the inclusion of a zener diode (D 1 ) 6, the voltage at the additional storage capacitor (C 3 ) 7 is set at 2U C - U STAB , that is, a few volts (3-5 V) of double amplitude 2U C. As long as the voltage across the capacitors 3 and 4 is less than 2U C - U STAB , there is no current in the comparator start resistor R 1 , since the third diode (D 5 ) 9 is locked. When the indicated voltage becomes greater than the value 2U C - U STAB , the third diode 9 is unlocked, and current flows through the comparator start resistor R 1 8. At the same time, a positive signal arises at the non-inverting input of the comparator 11, which starts the comparator, which leads to the appearance of a turn-on power thyristor 13 pulse coming from the output of the comparator through an isolation transformer 14. An additional storage capacitor 7 is additionally charged with the specified control current at the input of the comparator, which slightly increases the voltage On him. Therefore, to reduce the value of this voltage to the level 2U C - U STAB by the time of the next discharge of storage capacitors 3 and 4 to the low-pass filter capacitor 16, the calibrated charge leakage resistor of the additional storage capacitor R 2 is used in the formation circuit, the resistance value of which is accordingly selected.
Следует отметить, что первоначальный запуск схемы в работу при включении ее в сеть переменного тока происходит с некоторой задержкой, обусловленной переходными процессами в источнике питания 12 компаратора 11. При действии этой задержки реализуется режим заряда дополнительного накопительного конденсатора 7 до требуемого напряжения 2UC - UСТАБ. Дополнительный накопительный конденсатор 7 может иметь небольшую емкость (порядка 1 мкФ) с рабочим напряжением порядка 1 кВ.It should be noted that the initial start-up of the circuit when it is connected to the AC network occurs with a certain delay due to transients in the power supply 12 of the comparator 11. Under the influence of this delay, the charging mode of the additional storage capacitor 7 to the required voltage 2U C - U STAB . The additional storage capacitor 7 may have a small capacitance (of the order of 1 μF) with an operating voltage of the order of 1 kV.
Поскольку 2UC>>>UСТАБ, можно считать, что момент разряда первого и второго накопительных конденсаторов 3 и 4 на конденсатор фильтра нижних частот 16 осуществляется периодически в момент максимального напряжения ≈2UC. Указанный разряд происходит за время, меньшее четверти периода Т/4 колебаний сети (в последней четверти каждого периода), как это видно на графике рис.2б. В другой части этой четверти периода напряжение на втором накопительном конденсаторе (С2) 4 снова возрастает, и в первой четверти следующего периода увеличивается на величину амплитуды UC, после чего остается постоянным в течение второй четверти периода. Затем это напряжение дорастает в третьей четверти периода до величины, близкой к 2UC, строго говоря, не доходя точно до этой величины, поскольку начинается разряд через открытый силовой тиристор 13, при котором это напряжение резко снижается (по экспоненте), и отпирающий компаратор 11 ток в резисторе запуска R1 прекращается. Разряд инициируется формированием в компараторе 11 импульса, открывающего силовой тиристор 13 на вторичной обмотке разделительного трансформатора 14.Since 2U C >>> U STAB , we can assume that the discharge moment of the first and second storage capacitors 3 and 4 to the low-pass filter capacitor 16 is carried out periodically at the time of the maximum voltage ≈2U C. The indicated discharge occurs in a time shorter than a quarter of the T / 4 period of the network oscillations (in the last quarter of each period), as can be seen in the graph in Fig.2b. In another part of this quarter of the period, the voltage at the second storage capacitor (C 2 ) 4 rises again, and in the first quarter of the next period increases by the magnitude of the amplitude U C , after which it remains constant during the second quarter of the period. Then, in the third quarter of the period, this voltage grows to a value close to 2U C , strictly speaking, without reaching exactly this value, since the discharge begins through the open power thyristor 13, at which this voltage decreases sharply (exponentially), and the unlocking comparator 11 the current in the starting resistor R 1 is terminated. The discharge is initiated by the formation of a pulse in the comparator 11, opening the power thyristor 13 on the secondary winding of the isolation transformer 14.
Ток разряда ограничивается включением в цепи разряда высокочастотной катушки индуктивности (L) 15. Одновременно в конце разряда в этой катушке возникает э.д.с. самоиндукции, ускоряющей запирание силового тиристора 13. Поскольку ток разряда достигает значительной величины, следует использовать первый и второй накопительные конденсаторы 3 и 4 импульсного типа с малой величиной собственной индуктивности и с рабочим напряжением 500-600 В. Конденсатор фильтра нижних частот 16 может быть выполнен электролитическим на относительно низкое рабочее напряжение, превышающее напряжение в активной нагрузке UH не менее чем в 1,5-2 раза.The discharge current is limited to the inclusion in the discharge circuit of a high-frequency inductor (L) 15. At the same time, an emf occurs in this coil at the end of the discharge. self-induction, accelerating the shutdown of the power thyristor 13. Since the discharge current reaches a significant value, you should use the first and second storage capacitors 3 and 4 of pulse type with a small value of inductance and with an operating voltage of 500-600 V. The low-pass filter capacitor 16 can be made electrolytic a relatively low operating voltage exceeding the voltage in the active load U H not less than 1.5-2 times.
Обратимся теперь к расчету напряжения на конденсаторе фильтра нижних частот 16, полагая потери в открытом силовом тиристоре и высокочастотной низкоомной катушке индуктивности 15 ничтожными. Максимальное напряжение заряда каждого из накопительных конденсаторов 3 и 4 равно UC. При этом энергия заряда двух этих конденсаторов равна W=С UC 2, где С=C1=С2, и эта энергия при разряде указанных конденсаторов перераспределяется между емкостями С/2 и С3 так, что имеем UH=(2UC-UH) (С/2С3)1/2. Нетрудно понять, что передаваемая в активную нагрузку мощность PH=C(2UC-UH)2 f/4, где f=1/T. Эта же мощность в установившемся режиме должна выделяться в активной нагрузке (R3) 17, величину которой можно записать в виде PH=UH 2/R3, откуда значение активной нагрузки R3 выбирается равной R3=UH 2/PH=2Т/С3.We now turn to the calculation of the voltage across the low-pass filter capacitor 16, assuming that the losses in the open power thyristor and the high-frequency low-resistance low-resistance inductor 15 are negligible. The maximum charge voltage of each of the storage capacitors 3 and 4 is equal to U C. In this case, the charge energy of these two capacitors is equal to W = С U C 2 , where С = C 1 = С 2 , and this energy when discharging the indicated capacitors is redistributed between the capacitors С / 2 and С 3 so that we have U H = (2U C -U H ) (C / 2C 3 ) 1/2 . It is easy to understand that the power transmitted to the active load is P H = C (2U C -U H ) 2 f / 4, where f = 1 / T. The same power in steady state should be allocated in the active load (R 3 ) 17, the value of which can be written in the form P H = U H 2 / R 3 , whence the value of the active load R 3 is chosen equal to R 3 = U H 2 / P H = 2T / C 3 .
Так, при T=20 мс, С=100 мкФ и С3=0,1 Ф (электролитический низковольтный конденсатор типа ЭТО или К-52М) имеем R3=0,4 Ом. При этом постоянная времени нагрузки τ=R3 С3=0,4*0,1=0,04 с=40 мс равна удвоенному периоду Т. Это означает, что за период перезаряда конденсатора фильтра нижних частот напряжение на нем не снижается ниже уровня UH MIN=0,6UH при экспоненциальном квазилинейном разряде. Однако это означает, что для полного расхода потребляемой устройством мощности в активной нагрузке 17 ее величина должна быть выбрана несколько ниже вышеуказанной расчетной величины. Для рассмотренного примера величина напряжения, в первом приближении, равна UH1≈2UC(С/2С3)1/2=2*1,41*220*(10-4/2*0,1)1/2=620/20001/2=13,86 В. Более точно это значение находится заменой напряжения 2UC на напряжение 2UC-UH1, и тогда более точное значение напряжения UH равно UH=(2UC-UH1)(С/2С3)112≈606/20001/2=13,55 В. Среднее значение этого напряжения за период T можно принять равным около 10,8 В. Мощность PH, рассеиваемая в активной нагрузке 17, равна PH=С(2UC-UH)2 f/4=10-4(606)2*50/4=459 Вт, и при величине среднего напряжения на конденсаторе фильтра нижних частот, равного 10,8 В, сопротивление активной нагрузки следует снизить до величины R3*=10,82/459=0,254 Ом вместо ранее указанного значения R3=0,4 Ом. Но при этом уменьшится постоянная времени τ выходной цепи нагрузки, что потребует вновь произвести расчет напряжения UH на основе метода последовательного приближения.So, at T = 20 ms, C = 100 μF and C 3 = 0.1 F (electrolytic low-voltage capacitor of the type ETO or K-52M) we have R 3 = 0.4 Ohm. In this case, the load time constant τ = R 3 C 3 = 0.4 * 0.1 = 0.04 s = 40 ms is equal to twice the period T. This means that over the period of the recharge of the low-pass filter capacitor, the voltage across it does not decrease below the level U H MIN = 0.6U H for an exponential quasilinear discharge. However, this means that for the total consumption of power consumed by the device in the active load 17, its value should be selected slightly lower than the above calculated value. For the considered example, the voltage value, in a first approximation, is equal to U H1 ≈2U C (С / 2С 3 ) 1/2 = 2 * 1.41 * 220 * (10 -4 / 2 * 0.1) 1/2 = 620 / 2000 1/2 = 13.86 V. More precisely, this value is found by replacing the voltage 2U C with the voltage 2U C -U H1 , and then the more accurate value of the voltage U H is U H = (2U C -U H1 ) (С / 2C 3 ) 112 ≈606 / 2000 1/2 = 13.55 V. The average value of this voltage over a period T can be taken equal to about 10.8 V. The power P H dissipated in the active load 17 is equal to P H = C (2U C -U H) 2 f / 4 = 10 -4 (606) 2 * 50/4 = 459 W, and the average value of the voltage across the capacitor lowpass filter equal to 10.8 V, soprotiv ix resistive load should be reduced to a value R 3 * = 10.8 2/459 = 0.254 ohms instead of the previously specified value R = 3 0.4 ohms. But at the same time, the time constant τ of the output load circuit will decrease, which will require the calculation of the voltage U H again based on the successive approximation method.
Разряд накопительных конденсаторов 3 и 4 является апериодическим, должен закончиться приблизительно за 1/8 периода Т, то есть за 2,5 мс. При этом средняя импульсная мощность разряда составляет 8*459=3,67 кВт при среднем токе разряда, равном IP ИМП=3670/10,8=340 А, и с учетом этой величины тока должен быть выбран силовой тиристор 13 с рабочим обратным напряжением порядка 1 кВ.The discharge of the storage capacitors 3 and 4 is aperiodic, it should end in about 1/8 of the period T, that is, in 2.5 ms. The average pulse power of the discharge is 8 * 459 = 3.67 kW with an average discharge current equal to I P IMP = 3670 / 10.8 = 340 A, and taking into account this current value, a power thyristor 13 with a working reverse voltage should be selected about 1 kV.
Если принять величину э.д.с самоиндукции, возникающую в высокочастотной катушке индуктивности 15, равной порядка 100 В, то при крутизне изменения тока разряда в ней порядка 340 А/2,5*10-3с≈1,36*105 А/с, находим величину индуктивности L этой катушки, равную L=100/1,36*105=735 мкГн. Эта катушка может выполняться на ферритовом сердечнике медным проводником с достаточно большим сечением для снижения сопротивления постоянному току, например, проводом с диаметром 3 мм.If we take the magnitude of the self-induction emf arising in the high-frequency inductor 15 of the order of 100 V, then with a steepness of the change in the discharge current in it of the order of 340 A / 2.5 * 10 -3 s≈1.36 * 10 5 A / s, we find the inductance value L of this coil equal to L = 100 / 1.36 * 10 5 = 735 μH. This coil can be performed on a ferrite core with a copper conductor with a sufficiently large cross-section to reduce DC resistance, for example, a wire with a diameter of 3 mm
Особенностью заявляемой схемы является зависимость выходного напряжения UH от величины активного сопротивления нагрузки 17, что непременно следует учитывать при выборе рабочего напряжения конденсатора фильтра нижних частот 16. Иначе говоря, данная схема не допускает «холостого» режима ее работы - без калиброванной нагрузки. Схема может быть дополнена устройством автоматического отключения источника питания 12 компаратора 11 при достижении определенного (предельно допустимого) напряжения на конденсаторе фильтра нижних частот 16, например, с помощью реле, включенного к этому конденсатору через стабилитрон, пробой в котором возникает при заданном предельном напряжении UH MAX, например, при использовании схемы для заряда аккумуляторных батарей (стабилитрон выбирается на напряжение 14,4 В).A feature of the claimed circuit is the dependence of the output voltage U H on the value of the active resistance of the load 17, which must be taken into account when choosing the operating voltage of the low-pass filter capacitor 16. In other words, this circuit does not allow its “idle” mode of operation - without calibrated load. The circuit can be supplemented by a device for automatically turning off the power source 12 of the comparator 11 when a certain (maximum permissible) voltage is reached on the low-pass filter capacitor 16, for example, using a relay connected to this capacitor through a zener diode, a breakdown in which occurs at a given maximum voltage U H MAX , for example, when using a circuit to charge batteries (a zener diode is selected for a voltage of 14.4 V).
Расчеты показали, что данная схема для источника переменного напряжения представляет собой комплексную нагрузку, активная составляющая потребляемой энергии которой существенно меньше реактивной (емкостной) с соотношением приблизительно 1:4 и, следовательно, электросчетчик активной энергии, как правило устанавливаемый в квартирах и частных домах граждан, покажет лишь 20% от реально потребленной энергии от сети переменного тока. Действительно, когда сетевое напряжение достигает максимума (величины UC), ток в накопительных конденсаторах в соответствующих полупериодах равен нулю, хотя он максимален в случае чисто активной нагрузки в известных выпрямителях. Правильный учет расходуемой от сети энергии электрического тока возможен при установке дополнительного последовательно подключенного электросчетчика реактивной энергии. Если совместно с рассматриваемой схемой в том же помещении работают электродвигатели с малым cosφ, то возможна полная или частичная компенсация реактивностей (емкостной и индуктивной), и учет энергии электросчетчиком активной энергии будет более правильным.The calculations showed that this circuit for an AC voltage source is a complex load, the active component of the energy consumed which is significantly less than the reactive (capacitive) with a ratio of approximately 1: 4 and, therefore, the active energy meter, usually installed in apartments and private houses of citizens, will show only 20% of the actually consumed energy from the AC network. Indeed, when the mains voltage reaches its maximum (U C value), the current in the storage capacitors in the corresponding half-periods is zero, although it is maximum in the case of a purely active load in known rectifiers. The correct accounting of the electric current energy consumed from the network is possible when installing an additional series-connected reactive energy meter. If electric motors with small cosφ operate in the same room together with the circuit in question, full or partial compensation of reactances (capacitive and inductive) is possible, and energy metering by an active energy meter will be more correct.
Возможна дополнительная электронная фильтрация выходного постоянного тока с помощью широко известных схем.Additional electronic filtering of the output DC current is possible using well-known circuits.
Автором предложен иной вариант решения рассматриваемой задачи [2].The author has proposed another solution to the problem under consideration [2].
Заявляемое устройство может найти спрос у разработчиков бытовых электронных приборов - телевизоров, компьютеров, музыкальных центров, радиотелефонов, светильников на светодиодных матрицах, зарядных устройств для аккумуляторов и др.The inventive device may find demand from developers of household electronic devices - televisions, computers, music centers, cordless phones, LED matrix lights, battery chargers, etc.
ЛитератураLiterature
1. 750 практических электронных схем. Справочное руководство под ред. Р.Фелпса, пер. с англ. В.А.Логинова. - М.: Мир, 1986, с.3-40.1. 750 practical electronic circuits. Reference Guide Ed. R. Phelps, per. from English V.A. Loginova. - M .: Mir, 1986, p. 3-40.
2. Меньших О.Ф., Бестрансформаторный источник постоянного тока. Заявка на изобретение №2011114690/07 (021805) на «Бестрансформаторный источник постоянного тока» с приоритетом от 13.04.2011, решение о выдаче патента РФ от 06.02.2012.2. Smaller OF, Transformerless DC source. Application for invention No. 20111114690/07 (021805) for “Transformerless DC source” with priority dated 04/13/2011, decision on the grant of a patent of the Russian Federation dated 06.02.2012.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012111064/07A RU2484575C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Transformerless dc power supply source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012111064/07A RU2484575C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Transformerless dc power supply source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2484575C1 true RU2484575C1 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012111064/07A RU2484575C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Transformerless dc power supply source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2484575C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1001380A1 (en) * | 1981-07-13 | 1983-02-28 | Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова | Ac voltage-to-dc voltage converter |
| GB2205088A (en) * | 1987-05-30 | 1988-11-30 | Tioxide Group Plc | Particulate material |
-
2012
- 2012-03-22 RU RU2012111064/07A patent/RU2484575C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1001380A1 (en) * | 1981-07-13 | 1983-02-28 | Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова | Ac voltage-to-dc voltage converter |
| GB2205088A (en) * | 1987-05-30 | 1988-11-30 | Tioxide Group Plc | Particulate material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9780594B2 (en) | Discharge circuit and power supply device therewith | |
| AU2017300950B2 (en) | A battery charging circuit and method | |
| KR20100085869A (en) | Battery charger and method for its operation | |
| US20160218629A1 (en) | Ac-dc voltage converter with low standby power consumption and control method thereof | |
| RU2012139826A (en) | POWER SUPPLY SYSTEM WITH REDUCED POWER LOSSES, ELECTRONIC DEVICE AND CONTROLLER | |
| TW201628324A (en) | Switching power supplies and switch controllers | |
| US11273315B2 (en) | Method and device for defibrillation | |
| TWI542124B (en) | Power supply apparatus with extending hold up time function | |
| US11909308B2 (en) | Power conversion circuit, method for controlling power conversion circuit, and transformer | |
| TW201029294A (en) | Charge device | |
| TW201543784A (en) | Battery charger having battery voltage detector and controlling method thereof | |
| KR20140132591A (en) | Apparatus for balancing battery | |
| JP5828774B2 (en) | Charge / discharge device for secondary battery and charge / discharge inspection device using the same | |
| RU2484575C1 (en) | Transformerless dc power supply source | |
| RU2326483C1 (en) | Regulator of three-phase voltage | |
| RU115132U1 (en) | AUTONOMOUS INVERTER VOLTAGE CONVERTER | |
| KR101797230B1 (en) | Circuit for dc appliance | |
| US20070223260A1 (en) | Power supply device with inrush current control circuit | |
| RU2476979C1 (en) | Dc voltage converter | |
| RU2447571C1 (en) | Converter | |
| RU2305888C1 (en) | Pulse load power supply | |
| US20150028758A1 (en) | Isolating minimal switched power supply | |
| RU2692677C1 (en) | Uncontrolled diode rectifier | |
| RU2419949C1 (en) | Rectifying installation | |
| RU145566U1 (en) | STABILIZING CONVERTER OF AC THREE-PHASE VOLTAGE TO DC |