Активный однополупериодный выпрямитель с малым падением напряжения
12
Суть предлагаемой схемы заключается в уменьшении падения напряжения на выпрямителе. Нам эта схема показалась интересной еще и тем, что на ее основе можно построить ряд других решений, а не только те, какие имел в виду автор идеи.
Принцип действия выпрямителя очевиден из приведенного рисунка. Схема с самозапуском – операционный усилитель (ОУ) питается от выпрямленного напряжения. В принципе можно выбрать ОУ с током потребления меньшим, чем обратный ток диода Шоттки, но в этом случае полоса пропускания ОУ окажется крайне небольшой – не более 400–600 Гц, соответственно и частота входного напряжения не должна превышать эту величину, а лучше быть в несколько раз меньше.
Выходное напряжение ОУ (VGATE) определяется соотношением
VGATE=VOUT−(R2/R1)(VIN−VOUT).
Напряжения сток-исток VDS и затвор-исток VGS определятся из уравнений
VDS=VIN−VOUT и VGS=VGATE−VOUT соответственно.
Отсюда получаем
VGS=−(R2/R1)VDS
Если взять, например, (R2/R1) = 12, то падение на канале открытого ключа составит примерно 40 мВ. Можно и увеличить усиление ОУ, но, в этом случае следует учитывать и погрешность, вызванную входным смещением напряжения. Учитывая, что напряжение питания подается на неинвертирующий вывод, а выходное напряжение должно быть достаточным для управления затвором и при низком напряжении питания, ОУ должен быть rail-to-rail по входу и выходу.
Вместо источника переменного входного напряжения могут использоваться аккумуляторные или солнечные батареи.
Еще одним преимуществом этой схемы, на мой взгляд, является возможность регулирования выходного напряжения. В этом случае, надо использовать ОУ в режиме компаратора с регулируемым смещением. При этом сигнал, задающий смещение, может быть гальванически развязан от выпрямителя. Например, в качестве задающего сигнала можно использовать меандр или синусоиду переменной амплитуды и частотой несколько десятков или сотен килогерц, а в качестве развязки использовать трансформатор.
В принципе, таким образом можно модулировать выходное напряжение несущей частотой. Правда не очень высокой частотой, схема вроде довольно низкочастотная получается.