Меню

Активный делитель выходного напряжения блока питания

Делитель напряжения

Делитель напряжения — это это цепь, состоящая из двух и более пассивных радиоэлементов, которые соединены последовательно.

Делитель напряжения на резисторах

Давайте разберем самый простой делитель напряжения, состоящий из двух резисторов. Эти два резистора соединим последовательно и подадим на них напряжение. Напряжение может быть как постоянное, так и переменное.

Подавая напряжение на эту цепь, состоящую из двух резисторов, у нас получается, что цепь становится замкнутой, и в цепи начинает течь электрический ток с какой-то определенной силой тока, которая зависит от номиналов резисторов.

Итак, мы знаем, что при последовательном соединении сила тока в цепи одинакова. То есть какая сила тока протекает через резистор R1, такая же сила тока течет и через резистор R2. Как же вычислить эту силу тока? Оказывается, достаточно просто, используя закон Ома: I=U/R.

Так как наши резисторы соединены последовательно, то и их общее сопротивление будет выражаться формулой

То есть в нашем случае мы можем записать, что

Как найти напряжение, которое падает на резисторе R2?

Так как ток для обоих резисторов общий, то согласно закону Ома

Подставляем вместо I формулу

Для другого резистора ситуация аналогичная. На нем падает напряжение

Для него формула запишется

Давайте докажем, что сумма падений напряжений на резисторах равняется напряжению питания, то есть нам надо доказать, что U=UR1 +UR2 . Подставляем значения и смотрим.

что и требовалось доказать.

Эта формула также работает и для большого количества резисторов.

На схеме выше мы видим резисторы, которые соединены последовательно. Чему будет равняться Uобщ ? Так как резисторы соединены последовательно, следовательно, на каждом резисторе падает какое-то напряжение. Сумма падений напряжения на всех резисторах будет равняться Uобщ . В нашем случае формула запишется как

Как работает делитель напряжения на практике

Итак у нас имеются вот такие два резистора и наш любимый мультиметр:

Замеряем сопротивление маленького резистора, R1=109,7 Ом.

Замеряем сопротивление большого резистора R2=52,8 Ом.

Выставляем на блоке питания ровно 10 Вольт. Замер напряжения производим с помощью мультиметра.

Цепляемся блоком питания за эти два резистора, запаянные последовательно. Напомню, что на блоке ровно 10 Вольт. Показания амперметра на блоке питания тоже немного неточны. Силу тока мы будем замерять в дальнейшем также с помощью мультиметра.

Замеряем падение напряжения на большом резисторе, который обладает номиналом в 52,8 Ом. Мультиметр намерял 3,21 Вольта.

Читайте также:  Падение магнитного напряжения формула

Замеряем напряжение на маленьком резисторе номиналом в 109,7 Ом. На нем падает напряжение 6,77 Вольт.

Ну что, с математикой, думаю, у всех в порядке. Складываем эти два значения напряжения. 3,21+6,77 = 9,98 Вольт. А куда делись еще 0,02 Вольта? Спишем на погрешность щупов и средств измерений. Вот наглядный пример того, что мы смогли разделить напряжение на два разных напряжения. Мы еще раз убедились, что сумма падений напряжений на каждом резистора равняется напряжению питания, которое подается на эту цепь.

Сила тока в цепи при последовательном соединении резисторов

Давайте убедимся, что сила тока при последовательном соединении резисторов везде одинакова. Как измерить силу тока постоянного напряжения, я писал здесь. Как видим, мультиметр показал значение 0,04 А или 40 мА в начале цепи, в середине цепи и даже в конце цепи. Где бы мы не обрывали нашу цепь, везде одно и то же значение силы тока.

Переменный резистор в роли делителя напряжения

Для того, чтобы плавно регулировать выходное напряжение, у нас есть переменный резистор в роли делителя напряжения. Его еще также называют потенциометром.

Его обозначение на схеме выглядит вот так:

Принцип работы такой: между двумя крайними контактами постоянное сопротивление. Сопротивление относительно среднего контакта по отношению к крайним может меняться в зависимости от того, куда мы будем крутить крутилку этого переменного резистора. Этот резистор рассчитан на мощность 1Вт и имеет полное сопротивление 330 Ом. Давайте посмотрим, как он будет делить напряжение.

Так как мощность небольшая, всего 1 Вт, то мы не будем нагружать его большим напряжением. Мощность, выделяемая на каком-либо резисторе рассчитывается по формуле P=I 2 R. Значит, этот переменный резистор может делить только маленькое напряжение при маленьком сопротивлении нагрузки и наоборот. Главное, чтобы значение мощности этого резистора не вышло за грани. Поэтому я буду делить напряжение в 1 Вольт.

Для этого выставляем на блоке напряжение в 1 Вольт и цепляемся к нашему резистору по двум крайним контактам.

Крутим крутилку в каком-нибудь произвольном направлении и останавливаем ее. Замеряем напряжение между левым и средним контактом и получаем 0,34 Вольта.

Замеряем напряжение между средним и правым контактом и получаем 0,64 Вольта

Суммируем напряжение и получаем 0,34+0,64=0,98 Вольт. 0,02 Вольта опять где-то затерялись. Скорее всего на щупах, так как они тоже обладают сопротивлением. Как вы видите, простой переменный резистор мы можем использовать в роли простейшего делителя напряжения.

Читайте также:  Чем можно снизить напряжение

Похожие статьи по теме «делитель напряжения»

Источник

Делитель напряжения для лабораторного блока питания

Основной прибор в лаборатории радиолюбителя, разумеется, после паяльника и мультиметра, — источник питания. Желательно, чтобы он был лабораторным, с регулируемым выходным напряжением. Нередко подобные источники — однополярные. Чтобы превратить такой блок питания в двухполярный, автор предлагает оснастить его приставкой-делителем напряжения.

Большинство источников питания в лаборатории радиолюбителя — однополярные, поскольку они проще в изготовлении и дешевле при покупке. Но зачастую при налаживании радиоэлектронных устройств требуется двухполярное питание, которое надо синхронно включать и выключать и которое обеспечено защитой по току. Используя предлагаемый делитель напряжения, можно превратить однополярный лабораторный блок питания в двухполярный, правда, с вдвое меньшим напряжением каждой полярности.

Схема устройства показана на рис. 1. Делитель на резисторах R1 и R2 делит входное напряжение пополам. ОУ DA1.1 сравнивает это напряжение с напряжением на искусственном общем проводе (гнездо XS2) и подаёт управляющий сигнал на базы транзисторов VT1 и VT2. Один из этих транзисторов открывается, и оба напряжения выравниваются. При изменении входного напряжения в интервале 5. 32 В устройство «делит» его пополам.

На ОУ DA1.2 собран, по сути, компаратор напряжения, который переключается в зависимости от того, какой из транзисторов открыт, соответственно в каком канале потребляемый ток больше. Например, если потребляемый налаживаемым устройством ток больше в плюсовом канале, происходит разбаланс выходных напряжений и на выходе ОУ DA1.1 появляется напряжение, которое открывает транзистор VT2, выравнивая токи в каналах. В этом случае на выходе ОУ DA1.2 появится минусовое напряжение (по отношению к общему проводу) и станет светить светодиод HL1 красного свечения, сигнализируя о том, что ток нагрузки в плюсовом канале превышает ток в минусовом. Если ток окажется больше в минусовом канале, откроется транзистор VT1 и выравняет токи. В этом случае включится светодиод HL2.

Рис. 2. Чертёж печатной платы и расположение элементов на ней

Большинство элементов смонтированы на печатной плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2. Можно применить и одностороннюю плату, а соединение на стороне размещения деталей сделать отрезком лужёного провода. В устройстве применены резисторы Р1-4, С2-23, МЛТ, конденсаторы — К50-35 или импортные. Микросхема — любая, которая содержит два ОУ общего назначения с встроенной частотной коррекцией, от её параметров, в частности, будет зависеть максимальное входное напряжение. Светодиоды — любого, но разного свечения повышенной яркости. Если применить обычные светодиоды, сопротивление резисторов R3 и R4 должно быть в несколько раз меньше. Транзисторы — любые низко- и среднечастотные с допустимой рассеиваемой мощностью не менее 10 Вт и током коллектора не менее максимального выходного тока блока питания. Если выходной ток блока питания более 100 мА, транзисторы должны быть обязательно размещены на теплоотводе.

Читайте также:  Можно ли включить в сеть напряжением 220 реостат

От типа ОУ и параметров транзисторов зависит максимальный ток, который может «выровнять» устройство. Например, если максимальный выходной ток ОУ 20 мА, а коэффициент передачи тока базы транзистора 50, максимальный ток устройства — 1 А. Следовательно, для увеличения выходного тока приставки следует применить составные транзисторы, например, серий КТ825 и КТ829.

Основа устройства — теплоотвод, на котором через изолирующие прокладки закрепляют транзисторы (рис. 3). Плата удерживается на их выводах, между ней и теплоотводом необходимо поместить прокладку из изоляционного материала. Плату закрывает пластмассовый корпус-крышка, на одной из стенок которого в отверстиях установлены входные вилки XP1, XP2, а на другой стороне — выходные гнёзда XS1-XS3 и светодиоды (рис. 4). Систему индикации можно поменять на противоположную, поменяв светодиоды местами. В этом случае светодиод будет индицировать недогрузку плюсового (или минусового) канала.

Рис. 3. Теплоотвод и транзисторы

Рис. 4. Внешний вид устройства

Вилки XP1 и XP2 — от штекеров ШП4. Пластмассовые держатели удалены, и вилки с помощью гаек закреплены в отверстиях корпуса на одной из его стенок. Расстояние между вилками можно сделать таким, чтобы их удобно было вставить непосредственно в гнёзда лабораторного блока питания. Устройство было адаптировано для использования совместно с лабораторным блоком питания YUHIA PS-1502D+, выходное напряжение которого — 0. 15 В, ток — до 2 А, защита по току (регулируемая) — 0,6. 2 А (рис. 5).

На противоположной стенке корпуса установлены гнёзда XS1-XS3, они могут быть любыми. После проверки и налаживания корпус необходимо надёжно закрепить на теплоотводе. Рабочее положение устройства — теплоотводом вверх.

Чертёж печатной платы в формате Sprint-Layout имеется здесь.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник

Adblock
detector