Бестрансформаторный источник питания

.
Сетевое напряжение в бестрансформаторных маломощных источниках питания на параметрическом стабилизаторе и выпрямителе входное напряжение используются полностью (вся амплитуда), а избыток напряжения гасится постоянным резистором, на котором выделяется мощность или реактивным сопротивлением высоковольтного конденсатора. И ту и другую схему трудно назвать оптимальным решением, разве что с точки зрения предельной простоты.
Но существует и ключевая схема бестрансформаторного источника, в которой используется не вся амплитуда напряжения сети, а только её небольшой участочек,  от нуля до некоторого заданного значения. 
Работает такой стабилизатор примерно так: при проходе синусоиды переменного тока электросети через нуль ключ включается и остается включенным до тех пор, пока полуволна сетевого напряжения не достигнет некоторого значения. Затем ключ закрывается.
Таким образом, он обрезает полуволны сетевого напряжения на некотором уровне. Затем это пульсирующее напряжение сглаживается конденсатором и стабилизируется стабилизатором.
В таком источнике нет гасящих резисторов или конденсаторов. Он просто использует только небольшие кусочки полуволн. Принципиальная схема источника, работающего по такому принципу показана на рисунке.
Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. На выходе этого моста нет конденсатора, поэтому здесь будет пульсирующее напряжение, изменяющееся от нуля до 300V. Транзистор VT1 - компаратор, а транзистор VT2 - ключ. Резисторы R1  и R2   образуют делитель напряжения на базе VT1. Подстройкой резистора R2 можно установить порог открывания VT1, например, равный 18V. Пока напряжение на выходе моста VD1-VD4 не достигнет этого значения, транзистор VT1 закрыт. На затвор транзистора VT2 поступает отпирающее напряжение и он открыт. Напряжение через него и диод VD5 проходит на конденсатор С1 и заряжает его. Затем, как только напряжение на выходе выпрямителя превысит установленный порог, транзистор VT1 откроется и зашунтирует затвор VT2. Ключ VT2 закроется. И откроется только на спаде пульсирующего напряжения, когда его величина окажется ниже порога открывания VT1. Таким образом, на С1 будет накоплено напряжение около 15-18V, которое поступает на интегральный стабилизатор А1 и на выход источника. Источник по схеме на рисунке дает стабильное напряжение 5V при токе до 100mA. 


Ниже приводятся осциллограммы снятые для данной схемы при входном переменном напряжении Действующем) равном 28 V. Все осциллограммы сняты относительно общего "-". Синяя осциллограмма на всех рисунках снята на выходе диодного моста (в точке 1 на схеме). Load - эквивалент активной нагрузки на конденсатор С1. При отсутствии активной нагрузки на LM78l05 она составляет 3 mA (ток, потребляемый стабилизатором 78l05 без нагрузки).

Напряжение на базе транзистора VT1 при R2=4k Load=3mA

Напряжение на базе транзистора VT1 при R2=2k Load=3mA

Напряжение на базе транзистора VT1 при R2=1k Load=3mA

 Напряжение на затворе транзистора VT2 (точка 2) при R2=4k Load=3mA

 Напряжение на затворе транзистора VT2 (точка 2) при R2=4k Load=28mA

 Напряжение на истоке транзистора VT2 (точка 3) при R2=4k Load=3mA

Напряжение на истоке транзистора VT2 (точка 3) при R2=4k Load=28mA

Для более точного приближения к реальности (питание от сети 230 V), ниже приводятся осциллограммы, снятые при уменьшенных номиналах резисторов R1 & R3

до 22 кОм (для сохранения величины тока чарез резистор R1)

Напряжение  на затворе транзистора VT2 (точка 2) при R2=600 Ом Load=3mA

Напряжение на истоке транзистора VT2 (точка 3) при R2=600 Ом Load=3mA

Напряжение  на затворе транзистора VT2 (точка 2) при R2=600 Ом Load=28mA

Напряжение на истоке транзистора VT2 (точка 3) при R2=600 Ом Load=28mA