Делитель напряжения онлайн: Voltage Divider Calculator

Содержание

Бестрансформаторный блок питания с конденсаторным делителем + online-калькулятор

Итак, начнём, с того, зачем вообще нужен такой блок питания. А нужен он затем, что позволяет запитать слаботочные нагрузки не заморачиваясь с намоткой трансформаторов и используя минимум компонентов. Минимальное число компонентов (и тем более отсутствие таких габаритных компонентов как трансформатор), в свою очередь, делают блок питания с конденсаторным делителем (иногда говорят «с емкостным делителем») простым и исключительно компактным.

Рассмотрим схему, изображённую на рисунке:

Здесь Z1 = -j/wC1; Z2 = -j/wC2 — реактивные сопротивления конденсаторов

Найдём ток нагрузки: iн = i1-i2(1) — первый закон Кирхгофа для узла 1.

Учитывая, что по закону Ома для участка цепи: i1=u1/Z1, а u1=uc-u2 ;

выражение (1) можно переписать в следующем виде:

iн=(uc-u2)/Z1-u2/Z2 ;

или по другому: Iн=jwC1(Uсм-U)-jwC2U , где индекс «м» — это сокращение от слова максимальный, он говорит о том, что речь идёт об амплитудных значениях.

Раскрыв скобки и сгруппировав это выражение, получим:

Iн=jwC1(Uсм-U(121)) (2) — вот, собственно, мы и получили выражение для тока через нагрузку Zн, в зависимости от напряжения на этой нагрузке и напряжения питающей сети. Из формулы (2) следует, что амплитудное значение тока равно: Iнм=wC1(Uсм-U(121)) (3)

Предположим, что наша нагрузка — это мост, сглаживающий конденсатор и, собственно, полезная нагрузка (смотрим рисунок).

При начальном включении, когда конденсатор C3 разряжен, величина U2 будет равна нулю и через мост потечёт пусковой зарядный ток, максимальное начальное значение которого можно найти, подставив в формулу (3) величину U равную нулю (Iпуск=wC1Ucм). Это значение соответствует худшему случаю, когда в момент включения мгновенное значение напряжения в сети было равно максимальному значению.

С каждым полупериодом конденсатор C3 будет заряжаться и наше напряжение U, равное по модулю напряжению на конденсаторе C3 и напряжению на полезной нагрузке (обозначим его как Uвых), также будет расти, пока не вырастет до некоторого постоянного значения. При этом ток через полезную нагрузку будет равен средневыпрямленному току, т.е. Iвых=Iнм*2/»Пи» (для синусоидального входного тока).

Учитывая также, что Ucм=Uc*1,414 (Uc — действующее значение питающего напряжения), а w=2*»Пи»*f, где f-частота питающего напряжения в герцах, получим:

Iвых = 4fC1(1,414Uc-Uвых(1+C2/C1)), если ещё к тому же учесть падение на диодах моста, то окончательно получится:

Iвых = 4fC1(1,414Uc-(Uвых+2Uд)(1+C2/C1)) (4) , где — падение на одном диоде

Из этого выражения можно получить и обратную зависимость Uвых(Iвых):

Uвых=(1,414Uc-Iвых/4fC1)/(1+C2/C1)-2 (5)

Что видно из двух последних формул? Из них видно, что с увеличением потребляемого нагрузкой тока напряжение на нагрузке уменьшается, а с уменьшением потребляемого тока — оно растёт. Разомкнув цепь нагрузки (то есть приняв ток нагрузки равным нулю) найдём напряжение холостого хода: Uвых хх = 1,414Uc/(1+C2/C1)-2 (6). Очевидно, что мост и конденсатор C2 должны быть рассчитаны на напряжение не менее U2м макс = Uвых хх + 2Uд = 1,414Uc/(1+C2/C1).

Строго говоря наши расчёты не совсем безупречны, потому что реальные процессы тут вообще будут нелинейными, но наши небольшие упрощения сильно облегчают расчеты и не сильно влияют на конечный результат.

А вот теперь самое интересное. Частенько читал в интернете, что линейные стабилизаторы не работают в таких схемах, сгорают и прочее и прочее. Ну что же, давайте ещё раз перерисуем нашу схему, добавив в неё линейный стабилизатор напряжения (смотрите рисунок).

(Uст. , — напряжение и ток нагрузки).

Здесь наше Uвых (напряжение на конденсаторе C3) является входным напряжением стабилизатора (Uin). Как мы помним, при отсутствии нагрузки напряжение на выходе будет максимально и равно Uвых хх. Так что вполне очевидно, что для нормальной работы наш линейный стабилизатор должен выдерживать входное напряжение не менее Uвых хх. Или можно сказать по другому, — конденсаторы должны быть подобраны таким образом, чтобы выходное напряжение холостого хода (имеется ввиду выходное напряжение конденсаторного делителя) не спалило стабилизатор при случайном отключении нагрузки (мало ли, неконтакт какой-нибудь).

Максимальный ток нагрузки можно определить, подставив в формулу (4) вместо Uвых минимальное входное напряжение стабилизатора. Как видите, главное — всё правильно рассчитать, тогда и стабилизатору ничто не угрожает.

Эта схема уже вполне рабочая, но есть у неё один существенный недостаток. В случае, когда нам нужно получить входное напряжение стабилизатора существенно ниже питающего напряжения сети (при питании от 220 В нам именно это и нужно), ёмкость конденсатора C2 получается довольно значительной. А неполярный конденсатор значительной ёмкости — довольно дорогое удовольствие (да и габариты не радуют). Можно ли как-то вместо неполярного конденсатора использовать, например, обычные электролитические?

Оказывается можно. Для этого переделаем нашу схему ещё раз, таким образом, как на рисунке. В данной схеме вместо одного конденсатора С2 используются два конденсатора С2 и С2‘ (такой же ёмкости, как и в случае, когда конденсатор C2 всего один), развязанные через диоды моста. При этом обратное напряжение на каждом из этих конденсаторов не превышает падения напряжения на диоде.

Несмотря на то, что в данном случае вместо одного неполярного конденсатора используется два электролитических, такая схема получается экономичнее и по деньгам и по габаритам.

Правда тут есть один нюанс. Выгорание одного из диодов моста может привести к тому, что на электролитических конденсаторах всё-таки появится полное обратное напряжение. Если такое произойдёт — конденсатор вероятнее всего взорвётся.

Ещё хотелось бы отметить, что обращаться с бестранформаторными блоками питания следует крайне осторожно, поскольку такая схема не развязана от питающей сети и прикосновение к её токопроводящим частям может вызвать серьёзное поражение электрическим током.

Online-калькулятор для расчёта блока питания с конденсаторным делителем:

(для правильности расчётов используйте в качестве десятичной точки точку, а не запятую)

1) Исходные данные:

(если вы не знаете минимального входного напряжения стабилизатора и величину падения напряжения на диодах моста, то расчёт будет сделан для: Uin=Uст и Uд=0, — как будто минимальное входное напряжение равно выходному напряжению стабилизатора и диоды идеальные).

2) Расчётные данные:

Для примера: при C1=1мкФ, С2 (или С2 и С2‘)=22мкФ, Uc=220В, f=50Гц и стабилизаторе LM7805, — можно получить максимальный ток нагрузки порядка 30-35мА, что вполне позволяет запитывать, например, контроллеры, оптосимисторы и даже некоторые релюшки. При этом напряжение на LM-ке даже в худшем случае (без нагрузки) не превысит 13,5 вольт.

Пример использования (в устройстве управления освещением)

Ещё один бестрансформаторный БП — блок питания с гасящим (балластным) конденсатором

vip-cxema.org — Online расчёты

  • Статьи

    • Усилители мощности

    • Светодиоды

    • Блоки питания

    • Начинающим

    • Радиопередатчики

    • Разное

    • Ремонт

    • Шокеры

    • Компьютер

    • Микроконтроллеры

    • Разработки

    • Обзоры и тесты

    • Обратная связь

  • Форум

    • Усилители мощности

    • Шокеры

    • Качеры, катушки Тэсла

    • Блоки питания

    • Светодиоды

    • Начинающим

    • Жучки

    • Микроконтроллеры

    • Устройства на ARDUINO

    • Программирование

    • Радиоприемники

    • Датчики и ИМ


    • Вопросы и ответы

  • Online расчёты

  • Умный дом

  • Видео

  • RSS

  • Приём статей

  • Статьи

    • Усилители мощности

    • Светодиоды

    • Блоки питания

    • Начинающим

    • Радиопередатчики

    • Разное

    • Ремонт

    • Шокеры

    • Компьютер

    • Микроконтроллеры

    • Разработки

    • Обзоры и тесты

    • Обратная связь

  • Форум

Радио для всех — Лаборатория

В разделе представлены on-line калькуляторы

Цветовая маркировка резисторов
Расчет индуктивности
Расчёт реактивного сопротивления конденсатора C и реактивного сопротивления катушки L
Расчёт параллельного соединения резисторов и последовательного конденсаторов
Расчёт резистивного и ёмкостного делителей
Расчёт частоты колебательного контура и цепочки RC. Частота среза фильтра ФНЧ и ФВЧ
Компенсация реактивной мощности
Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности
Расчет элементов J антенны
Расчет резонансной частоты LC-контура
Расчет резистивного Пи аттенюатора
Делитель напряжения
Цветовой код конденсаторов
Стабилизация напряжения
Дроссели, намотанные на резисторах МЛТ
Реактивное сопротивление конденсатора
Реактивное сопротивление катушки индуктивности
Калькулятор определения номинала SMD-резистора
Расчет значения резистора для LM317
Онлайн калькулятор таймер 555
Расчет «Cantenna» (баночной антенны) для Wi Fi
Расчет усилителя на биполярном транзисторе
Калькулятор расчета компактных монолитных усилителей
Расчет силового трансформатора
Расчет дискоконусной антенны
Сопротивления для согласующего трансформатора
Расчет для тороидальных (ферритовых) сердечников Amidon
Расчет петлевого вибратора
Калькулятор DC-DC преобразователя MC34063A
Расчет выпрямителя для блока питания
Расчет гасящего конденсатора в блоке питания
Расчет резистора для подключения светодиода

Цветовая маркировка резисторов

 

Расчет индуктивности

 

Расчёты электронных цепей.

Вписываем значения и кликаем мышкой в таблице

Расчёт реактивного сопротивления конденсатора C и реактивного сопротивления катушки L

Реактивное сопротивление ёмкости
Xc = 1/(2πƒC)


Реактивное сопротивление индуктивности
XL = 2πƒL


Расчёт параллельного соединения резисторов и последовательного конденсаторов

Параллельное соединение двух сопротивлений
R =R1*R2/(R1+R2)


Последовательное соединение двух ёмкостей
C = C1*C2/(C1+C2)



Расчёт резистивного и ёмкостного делителей

Расчёт резистивного делителя напряжения
U1 = U*R1/(R1+R2)


Расчёт ёмкостного делителя напряжения
U1 = U*C2/(C1+C2)




Расчёт частоты колебательного контура и цепочки RC. Частота среза фильтра ФНЧ и ФВЧ

Частота резонанса колебательного контура LC
F = 1/(2π√(LC))


Пост. времени τ RC и частота среза RC-фильтра
τ = RC ;   Fср = 1/(2πτ)




Компенсация реактивной мощности

Реактивная мощность Q = √((UI)²-P²)
Реактивное сопротивление X = U²/Q
Компенсирующая ёмкость C = 1/(2πƒX)




Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности

После сброса ввести два любых известных параметра

I=U/R;   U=IR;   R=U/I;   P=UI   P=U²/R;   P=I²R;   R=U²/P;   R=P/I²   U=√(PR)   I= √(P/R)


 

Расчет элементов J антенны


 

Дополнение: Арифметические калькуляторы и конвертеры величин

Делители напряжения и тока | Онлайн журнал электрика

Делитель напряжения

В составе делителя напряжения для получения фиксированного значения напряжения употребляют резисторы. В данном случае выходное напряжение Uвых связано с входным Uвх (без учета вероятного сопротивления нагрузки) последующим соотношением:

Uвых = Uвх х (R2 / R1 + R2)

Рис. 1. Делитель напряжения

Пример. При помощи резисторного делителя необходимо получить на нагрузке сопротивлением 100 кОм напряжение 1 В от источника неизменного напряжения 5 В. Требуемый коэффициент деления напряжения 1/5 = 0,2. Используем делитель, схема которого приведена на рис. 1.

Сопротивление резисторов R1 и R2 должно быть существенно меньше 100 кОм. В данном случае при расчете делителя сопротивление нагрузки можно не учесть.

Как следует, R2 / (R1 +R2) R2 = 0,2

R2 = 0,2R1 + 0,2R2.

R1 = 4R2

Потому можно избрать R2 = 1 кОм, R1 — 4 кОм. Сопротивление R1 получим методом поочередного соединения стандартных резисторов 1,8 и 2,2 кОм, выполненных на базе железной пленки с точностью ±1% (мощностью 0,25 Вт).

Следует держать в голове, что сам делитель потребляет ток от первичного источника (в этом случае 1 мА) и этот ток будет возрастать с уменьшением сопротивлений резисторов делителя.

Для получения данного значения напряжения следует использовать высокоточные резисторы.

Недочетом обычного резисторного делителя напряжения будет то, что с конфигурацией сопротивления нагрузки выходное напряжение (Uвых) делителя меняется. Ддя уменьшения воздействия нагрузки на Uвыхнеобходимо выбирать соротивление R2 по последней мере в 10 раз меньше малого сопротивления нагрузки.

Принципиально держать в голове о том, что с уменьшением сопротивлений резисторов R1 и R2 вырастает ток, потребляемый от источника входного напряжения. Обычно этот ток не должен превосходить 1—10 мА.

Делитель тока

Резисторы употребляются также для того, чтоб заданную долю общего тока навести в соответственное плечо делителя. К примеру, в схеме на рис. 2 ток I составляет часть общего тока Iвх, определяемую сопротивлениями резисторов Rl и R2, т.е. можно записать, что Iвых = Iвх х (R1 / R2 + R1)

Пример. Стрелка измерительного прибора отклоняется на всю шкалу в этом случае, если неизменный ток в подвижной катушке равен 1 мА. Активное сопротивление обмотки катушки составляет 100 Ом. Высчитайте сопротивление измерительного шунта так, чтоб стрелка прибора очень отклонялась при входном токе 10 мА (см. рис. 3).

Рис. 2 Делитель тока

Рис. 3.

Коэффициент деления тока определяется соотношением:

Iвых / Iвх = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100 Ом.

Отсюда,

0,1R1 + 0,1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0,9 = 11,1 Ом

Требуемое сопротивление резистора R1 можно получить методом поочередного соединения 2-ух стандартных резисторов сопротивлением 9,1 и 2 Ом, выполненных на базе толстопленочной технологии с точностью ±2% (0,25 Вт). Заметим снова, что на рис. 3 сопротивление R2 — это внутреннее сопротивление измерительного прибора.

Для обеспечения неплохой точности деления токов следует использовать высокоточные (± 1 %) резисторы.

Правило делителя напряжения

(VDR) — Wisc-Online OER

Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы вы могли максимально эффективно использовать наш веб-сайт. политика конфиденциальности

ОК

Логотип Wisc-Online

Переключить навигацию

  • Выучить
  • Игры

    • Играть в игры
    • Сборка игр
  • Курсы
  • Библиотека изображений