Эта схема является дальнейшим развитием конструкции, которую я описывал здесь:
https://kazus.ru/forum/topic_16202-14.html
Вместо транзисторов теперь я использовал КМОП-инвертор.
Принцип действия прост.
С выпрямительного моста берется нефильтрованное напряжение.
Пока в начале полуволны напряжение сети невелико, инвертор открыт, и на затвор МОСФЕТ подается открывающее напряжение +15v.
Конденсатор С1 заряжается.
Как только напряжение сети превышает заданную величину, логический элемент переключается и запирает МОСФЕТ до тех пор, пока в конце полупериода напряжение снова не снизится до заданного уровня.
Таким образом, конденсатор С1 заряжается только до заданной величины.
Практическое испытание схемы показало ее чрезвычайную устойчивость к различным помехам по сети, к искрению в момент включения и тому подобным помехам.
Поскольку С1 включен в цепь истока, напряжение на нем ни при каких обстоятельствах не может превысить напряжение на затворе минус порог включения МОСФЕТа (пока МОСФЕТ вообще цел).
Это позволяет питать от такого источника низковольтные конструкции.
Даже при полном отсутствии нагрузки, напряжение на С1 не превышало 10 вольт, под нагрузкой снижаясь до 7 - 8.
Особенность конструкции состоит в том, что питание логических элементов микросхемы КМОП происходит от резистора R1 через ее вход. В середине полупериода, когда напряжение сети большое, входной ток отводится через внутренний защитный диод (изображен пунктиром) в цепь питания микросхемы, где заряжает конденсатор С2, питающий микросхему и затвор МОСФЕТа.
Питать микросхему через вход в данном случае допустимо, потому что величина тока - меньше миллиампера.
НО! Обратите внимание! Например, в микросхеме К561ЛН2 такой защитный диод отсутствует, и если Вы захотите использовать ее вместо указанной на рисунке, то такой диод надо поставить как указано пунктиром, иначе ЛН2 окажется немедленно пробита.
ЛН1 и вся остальная логика такие диоды имеют и могут применяться без внешнего диода.
Резистор R2 задает порог переключения инвертора и тем регулирует выходное напряжение. Но это напряжение нельзя повысить больше чем, как уже говорилось, 10 вольт. Если R2 будет слишком мало, МОСФЕТ не будет отключаться, что приведет к его перегреву.
Поскольку МОСФЕТ с самого начала открывается максимальным напряжением на затворе, потери в нем сведены к минимуму, в отличие от старой схемы.
На токе 50 мА он совершенно не греется даже без радиатора.
По-видимому можно взять ток много больше, если увеличить С1.
Но надо иметь ввиду, что шести вольт полуволна достигает за 1/50 четверть-периода, таким образом, ток, потребляемый в сети за это время окажется импульсом в 50 раз большим, чем средний ток в нагрузке.
Недостатки конструкции
1. Чувствительность к замыканию в нагрузке.
Поскольку МОСФЕТ открывается "на полную катушку", то, несмотря на небольшое выходное напряжение, выходной ток в импульсе ничем не ограничен. Закортка приведет к немедленному пробою МОСФЕТа, в результате на выходе окажутся уже полные 220 с очевидными последствиями.
Этот недостаток обойти сравнительно несложно: на выходе ставим параллельный например пятивольтовый стабилизатор который одновременно уберет неизбежные пульсации напряжения, и ни в каком случае не позволит выходному току расти неограниченно.
2. Ток из сети потребляется в виде очень коротких импульсов большой амплитуды, причем этот ток прерывается принудительно, выключением МОСФЕТ.
В этом случае, если в цепи питания, в сети, существует последовательная индуктивность, то при прерывании тока возникнет бросок напряжения самоиндукции, и это напряжение при таком быстром закрытии МОСФЕТа может достигать значительных величин.
Если индуктивность невелика, например распределенная индуктивность подводящих кабелей, шнуров питания, то выброс можно погасить включением параллельного конденсатора на входе, перед выпрямительным мостом.
Но есть соблазн использовать такой источник для питания логики, управляющей тиристорами. А тиристоры в большом количестве случаев управляют именно индуктивной нагрузкой: обмотками двигателей, трансформаторов, магнитных клапанов и т. п.
Если такая индуктивность окажется в цепи питания МОСФЕТ, ее самоиндукцию конденсатором разумной величины уже не погасишь.
Таким образом, в данном виде конструкцию НЕЛЬЗЯ включать параллельно тиристору, если он управляет индуктивной нагрузкой.
Хотел бы услышать ваши идеи - как преодолеть этот недостаток и улучшить конструкцию?
-- Прилагается рисунок: --
Бестрансформаторный блок питания
