БЕЗ ВЫПРЯМИТЕЛЯ КАК БЕЗ РУК

Л, 1995, №2

Для начала ответьте на простои вопрос: «Какое напряжение в сети?» Наверняка большинство скажут; «220 вольт». Иные ещё добавят: «Переменное, 50 герц». Всё это, конечно, верно. Напряжение (эффективное) в большинстве осветительных сетей составляет 220 В, и оно переменное, синусоидальной формы, а частота синусоидальных колебаний составляет 50 Гц, что соответствует периоду повторения 20 миллисекунд.

Рисунок 1.

Но немногие знают, что амплитудное значение напряжения в сети составляет примерно 310 В, а разница (размах) между максимальным и минимальным значениями - целых 620 В (рисунок 1а). Подсчитать амплитудное значение несложно - нужно эффективное напряжение умножить на √2. Что это даёт? Таким образом можно подсчитать, какое постоянное напряжение получится из переменного, если его выпрямить.

Делают это с помощью полупроводниковых диодов (рисунок 2а). Диод (он обозначен символом VD1) имеет два электрода - катод (к) и анод (а). Ток через диод может проходить только в направлении от анода к катоду (по «стрелке» его графического изображения). Б обратную сторону ток через диод (особенно если он кремниевый) почти не течёт - говорят, что тогда диод «закрыт».

Рисунок 2.

Чтобы выпрямление было наиболее совершенным - двухполупериодным, четыре (VD1 - VD4) диода объединяют в так называемую мостовую схему (рисунок 2б). Но есть и готовые диодные мосты - на рисунке 2в приведён один из них - VD1.

Работает мостовой двухпопупериодный выпрямитель так.

Представим себе обычную лампу накаливания HL1 на напряжение 220 В, Тогда по схеме на рисунке 3а она будет светить примерно так же, как если бы диодов VD1 - VD4 не было вовсе. Ведь когда в сети в течение 10 мс действует полярность напряжения, показанная на рисунке 3б, ток будет течь через диод VD1, лампу HL1 и диод VD4. Когда же в течение других 10 мс полярность напряжения в сети изменится на противоположную (рисунок 3в), ток потечёт через VD3, пампу HL1 и диод VD2. Иными словами, теперь ток через лампу HL1 все время идёт в одном и том же направлении, а не в разных, как рис. 1 в сети переменного тона. Но для лампы накаливания это как бы безразлично - её нить нагревается одинаково, в какую бы сторону ни шёл ток. Нагрев будет тем же самым, приложим мы к лампе напряжение по графику рисунка 1а (переменное напряжение с частотой 50 Гц) либо по графику на рисунке 1б (пульсирующее напряжение с частотой 100 Гц).

Рисунок 3.

Если же теперь параллельно лампе подключить оксидный (электролитический) конденсатор С1 (на рисунке 3г), лампа HL1 вспыхнет значительно ярче. Ведь запаса электроэнергии в конденсаторе С1 почти хватает для того, чтобы компенсировать снижение напряжения в «антрактах» между отдельными пульсациями . Следовательно, напряжение на конденсаторе С1 будет близко к амплитудному значению 310 В (рисунок 1в). В ходе такого эксперимента наша лампочка вполне может попросту перегореть!

Будем считать, что наш эксперимент чисто умозрительный - вряд ли вам потребуется такое высокое напряжение (310 В!), которое между тем, было популярно в ламповой технике. Теперь транзисторная и микросхемная техника имеет дело с напряжениями меньше в 10...50 раз. Да это и хорошо - такой уровень уже вполне безопасен.

Уменьшим напряжение обычным способом - с помощью понижающего трансформатора Т1 (рисунок 4). Он может быть накальным от старого лампового телевизора. Если на первичную обмотку I подать 220 В, то на вторичной обмотке II напряжение будет примерно до 7,5 В. Мы уже знаем, что это эффективное значение напряжения. Значит, амплитудное значение должно получиться вроде бы в 1,41 раза больше, и будет составлять примерно 10,5 В. Но на конденсаторе С1 на самом деле будет несколько меньше, а именно - около 9 В. Дело в том, что до сих пор мы условно не учитывали падение напряжения на двух «открытых» диодах. А оно составляет ни много ни мало - приблизительно 1,4 В (для кремниевых диодов). Следовательно, реально мы получим постоянное напряжение около 9 В. И наш сетевой выпрямитель сможет выполнять роль батарей «Крона», «Корунд», «Ореол-1» или аккумуляторной батареи 7Д-0, 115-У1.1. От такого выпрямителя вполне можно питать небольшой приёмник, маленький плейер...

Рисунок 4.

Для подключения к сети в выпрямителе используется обычная вилка ХР1 (рисунок 4), Аппаратуру к нему подсоединяют с помощью розетки XS1, которую берут от старой батареи «Крона». Оксидный конденсатор С1 может быть любого типа: чем его ёмкость больше - тем лучше, меньше будут пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост VD1 берут с любым буквенным индексом из диодных сборок серий КЦ405, КЦ402. Если готовой сборки нет, её заменяют мостом, собранным из четырёх диодов. Наиболее подходящие диоды для такой замены - серий КД105 или КД208, КД209. Но можно применить и современную серию КД226 либо использовать популярные в прошлом диоды серии Д226. Если же вы возьмёте не кремниевые, а германиевые диоды, то выпрямленное напряжение повысится почти до 10 В, что, впрочем, вполне допустимо для аппаратуры. Полученная «добавка» объясняется тем, что у германиевых диодов прямое падение напряжения меньше (около 0,4 В для каждого диода), чем у кремниевых (порядка 0,7 В). Такие диоды, вполне возможно, «завалялись» у заядлых радиолюбителей, и они поделятся ими. Очень хорошо будут работать старые диоды серии Д7 (например, Д7Ж, Д7Е). Но годятся и более древние - ДГЦ-24, ДГЦ-25, ДГЦ-26, ДГЦ-27.

Не забудьте перед сборкой проверить диоды на исправность, это особенно важно, если вам они достались случайно. Проверять их можно по-разному, но лучше всего это сделать омметром. В одном направлении диод (в особенности если он германиевый) будет иметь очень маленькое сопротивление, а в другом - напротив, очень большое (если он кремниевый).

В.ВАСИЛЬЕВ