Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Блок питания без трансформатора | Андрей Барышев. Страна ..советов

Для питания от сети 220 вольт устройств небольшой мощности можно применять малогабаритные блоки питания без использования трансформаторов. Это позволяет удешевить конструкцию и значительно снизить её массу и габариты.

Как известно, конденсатор в цепи переменного тока обладает сопротивлением, которое зависит от частоты и называется реактивным. Используя это свойство, можно гасить переменное напряжение сети, причём мощность на конденсаторе при этом не выделяется и он не будет нагреваться как, например, резистор.

Ёмкость гасящего конденсатора (в микрофарадах) можно рассчитать по формуле:

где I — потребляемый ток нагрузки в амперах, U — напряжение сети в вольтах.

Если напряжения питания нагрузки невелико (до 20 вольт), можно воспользоваться упрощённой формулой:

С = 3200 I / Uc

Но следует иметь ввиду, что применять гасящий конденсатор в цепи выпрямителя можно только в том случае, если он собран по мостовой схеме (двухполупериодной), так как через конденсатор должен проходить именно переменный ток.

Конденсаторы можно использовать бумажные (типа МБМ, МБТ, МБГТ) или современные плёночные (например К76-3) на напряжение в 2-3 раза больше питающего напряжения (напряжения сети).

В качестве примера приводится схема бестрансформаторного блока питания 5 вольт/100 мА:

Схема была опубликована на сайте radioxobbi.ru

Схема была опубликована на сайте radioxobbi.ru

Резистор R1 ограничивает ток в момент включения (его можно уменьшить до 50 Ом), R2 разряжает конденсатор С1 после выключения устройства. Стабилитрон на напряжение 18-25 вольт защищает микросхему стабилизатора ИС1 от возможных бросков напряжения.

В качестве примера также можно посмотреть простую схему бесперебойного источника питания для часов.

Благодарю за уделённое внимание.

Если статья была полезна, прошу ставить «палец-вверх» :-))

Блок питания без трансформатора | Все своими руками

Бывает такое что нужно запитать какое-то устройство от 220В и нет желания использовать трансформатор из-за громоздкости, или же просто нет трансформатора подходящего, тогда пригодится бестрансформаторный источник питания.

Этот тип питальника отлично подходит в том случае, если нет постоянного контакта с человеком, допустим какой то блок автоматизации, к примеру датчик для автоматического управления освещением.
Вот схема блока питания без трансформатора от 220В

Блок питания без трансформатора

Представленная схема способна питать устройство способно питать устройство стабилизированным напряжением 12В до 60мА.

Рассмотрим конкретно все присутствующие детали: R1 разряжающий конденсатор, R2 резистор ограничивающий пусковый ток, C1 гасящий конденсатор, Диоды D1D2D4D5 выпрямитель, С2 выравнивающий конденсатор, D3 стабилитрон 24В, R3 балластный резистор, U1 регулируемый стабилитрон, R4R5 делитель, C4C5 фильтрующие конденсаторы, C3 фильтр от ВЧ помех.

Для правильной работы схемы нужно рассчитывать только некоторые элементы. Емкость C1 зависит от потребляемого тока рассчитывается по формуле

где С (Ф) — емкость конденсатора, Iэфф (А)— эффективный ток нагрузки, f (ГЦ)— частота входного напряжения, Uc, Uс (В)— входное напряжение  и Uн (В)— напряжение нагрузки

R3 рассчитывается по формуле (Uвх-Uвых)/Iнаг, где Uвх( В) напряжение до R3 в данном случае 24В, Uвых ( В) напряжение после R3, а Iнаг (А)ток нагрузки. В данном случае (24В-12В)/0,06А=12В/0,06А=200Ом

Делитель на резисторах R4R5 рассчитывается на напряжение срабатывания TL431 2,55В, R5 выбирается произвольно, а R4 рассчитывается по формуле R4=Uвх*R5/Uвых-R5,  R5=10K R4=12В*10000Ом/2,5В — 10000Ом=48000Ом-10000Ом=38000Ом=38кОм, ближайший номинал 39кОм.

Данный тип стабилизатора на TL431 можно заменить и на простую кренку типа 7812, но если надо четкое напряжение то лучше TL431

Данный блок питания идеальный вариант для всяких подделок, где нет связи с человеком, так как имеется гальваническая связь с сетью 220В и можно получить разряд, поэтому будьте осторожны

С ув. Эдуард

Похожие материалы: Загрузка...

⚡️Стабилизированный блок питания без трансформатора

На чтение 2 мин Опубликовано Обновлено

07.07.2019

На сайте радиочипи приведена схема бестрансформаторного стабилизированного блока питания. Выходное напряжение может плавно регулироваться в диапазоне 5…8 В. Элементы С1. R1. VD1…VD4 образуют сетевой выпрямитель. На стабилитронах VD3 и VD4 формируются положительные импульсы с амплитудой 12 В.

Конденсатор С1 играет роль балластной нагрузки на сетевой частоте. Конденсатор С2 осуществляет фильтрацию, интегральный стабилизатор DA1 — регулируемую стабилизацию напряжения. Величина выходного напряжения задается потенциометром RP3. Выход имеет защиту от короткого замыкания.

Стабилитроны VD3 и VD4 монтируются на общем радиаторе, изготовленном из алюминиевой пластины размерами 8 х 20 мм. В ней просверливаются два отверстия 04 мм, предназначенные для установки стабилитронов. В качестве радиатора для DA1 используется Г-образная алюминиевая пластинка толщиной 2 мм и общими размерами 15 х 20 мм.

Если движок RP3 находится в самом верхнем (по схеме) положении, выходное напряжение составляет 5 В. Во всем диапазоне регулирования номинальный выходной ток равен 30мА. однако при 5В его можно увеличить до 60 мА Стабилизатор может с успехом заменить батарейное питание в устройствах без металлического шасси и с электроизолированными органами управления.

Стабилизированный блок питания 1,3-8в

Величина выходного напряжения зависит от напряжения стабилизации VD3 и VD4. Хорошие результаты получаются. если заменить DA1 на LM317T. Тогда выходное напряжение можно изменять от 1,3 до 8В с сохранением хорошей стабильности. Сопротивление резистора R2 в этом случае уменьшается до 120 Ом.

Конденсатор С1 должен выдерживать 220В переменного напряжения или 400В постоянного. В авторском варианте использован конденсатор типа MKS-4S фирмы WINA (Германия). Если элементы исправны, устройство настройки не требует. Если есть возможность, емкость С2 можно увеличить до 3300 мкФ.

Все элементы устройства имеют гальваническую связь с сетью 220 В. поэтому при монтаже и настройке необходимо работать с повышенным вниманием и соблюдать все правила техники электробезопасности.

Сетевой блок питания на 5В, 100мА без трансформатора на (UCC28880D)

Схема бестрансформаторного сетевого блока питания на микросхеме UCC28880D, выход 5В. Микросхема фирмы Texas Instruments UCC28880D предназначена для работы вмаломощных сетевых источниках питания без гальванической развязки. Они практически являются более современной заменой блокам питания с линейным стабилизатором напряжения с гасящей избыток напряжения емкостью.

Микросхема UCC28880D

Особенностями ИМС UCC28880D является: минимальное количество навесных компонентов; мягкий запуск; работа на частоте 66 кГц; точное ограничение выходного тока; встроенная модуляция частоты генерации; низкое потребление; возможность работы без нагрузки.

Рис. 1. Внешний вид микросхемы UCC28880D.

Микросхема выпускаются в корпусе SOIC8 но без 7-го вывода (рис.1). При этом 6-й вывод есть, но никуда не подключен. Структурная схема микросхем показана на рис.2. Она содержит N-канальный МОП-транзистор и контроллер управления этим транзистором.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет запрещения включения транзистора микросхемы на некоторое время, т.

е. осуществляется пропуск одного или нескольких циклов работы преобразователя. В этом существенное отличие преобразователей на микросхемах UCC28880D от аналогичных устройств, использующих широтно-импульсную модуляцию.

Рис. 2. Структурная схема микросхем UCC28880D.

Некоторые параметры ИМС UCC28880D:

  • Максимальное напряжение на входах HVIN и DRAIN (выв. 5 и 8) ........................... 700V.
  • Максимальный ток вывода DRAIN (выв.8)........................................................... 320мА.
  • Напряжение на выводе 4 (VDD) не более............................................................ 6V.
  • Минимальное входное постоянное напряжение на входе HVIN при котором схема запускается......... 30В.
  • Номинальное напряжение на входе FB (вывод 3) ................................................. 1,02В.
  • Номинальное напряжение на входе VDD (вывод 4)................................................ 3,92В.
  • Ограничение выходного тока при температуре 25°С - ............................................ 210мА.
  • Температура срабатывания термозащиты............................................................. 150°С.
  • Сопротивление открытого канала выходного МДП-транзистора при температуре 25°С не более....... 40 Ом.
  • Сопротивление открытого канала выходного МДП-транзистора при температуре 125°С не более..... 68 Ом.
  • Ток закрытого канала выходного МДП-транзистора при температуре 25°С не более..................... 5 uA.
  • Ток закрытого канала выходного МДП-транзистора при температуре 125°С не более................... 20 uA.

Схема блока питания

На рисунке 3 показана схема блока питания на основе ИМС UCC28880D, обеспечивающий стабильное выходное напряжение 5,0 В при токе до 100 мА. Переменное напряжение от электросети поступает на однополупериодный выпрямитель, состоящий из диодов D1, D2, конденсаторов С1, С2 и дросселя L1.

Резистор R1 является одновременно предохранителем и средством снижения зарядного тока через С1 и С2 при включении схемы в электросеть.

Рис. 3. Принципиальная схема блока питания 5В, 100мА на микросхеме UCC28880D.

Чтобы схема могла работать и без нагрузки используется резистор R4. Стабилизация организована подачей напряжения с выхода на вывод РВ через делитель, так чтобы при номинальном выходном напряжении на выводе РВ было напряжение 1,0 В.

Зависимость выходного напряжения от резисторов R2 и R3:

Uвых = 1+R2/R3

Таким образом, изменяя соотношение этих сопротивлений можно получить другое напряжение на выходе. Например, для выходного напряжения 12V сопротивление R2 можно взять 11 кОм, а R3 - 120 кОм. При этом выходное напряжение будет равно 11,909V. Точность выходного напряжения зависит от точности совпадения фактических величин сопротивлений R2 и R3 с расчетными значениями.

Каравкин В. РК-2015-10.

Схема и описание блока питания без трансформатора на 5 вольт, 40-50 мА

Многие радиолюбители не считают блоки питания без трансформаторов. Но несмотря на это, они используются довольно активно. В частности, в охранных устройствах, в схемах радиоуправления люстрой, нагрузками и во многих других устройствах. В данном видеоуроке рассмотрим простую конструкцию такого выпрямителя на на 5 вольт, 40-50 мА. Однако можно изменить схему и получить практически любое напряжение.

Бестрансформаторные источники также применяются в качестве зарядных устройств и используются в запитке светодиодных светильников и в китайский фонариках.

Для радиолюбителей есть всё в этом китайском магазине.

Анализ схемы.

Рассмотрим простую схему бестрансформаторного блока питания. Напряжение от сети 220 вольт через ограничительный резистор, который одновременно выступает как предохранитель, идет на гасящий конденсатор. На выходе также сетевое напряжение, но ток многократно понижен.

Рисунок. Схема бестрансформаторного выпрямителя

Далее на двухполупериодный диодный выпрямитель, на его выходе получаем постоянный ток, который стабилизируется посредством стабилизатора VD5 и сглаживается конденсатором.

В нашем случае конденсатор 25 В, 100 мкФ, электролитический. Ещё один небольшой конденсатор установлен параллельно питанию.

Дальше оно поступает на линейный стабилизатор напряжения. В данном случае использован линейный стабилизатор 7808. В схеме есть небольшая опечатка, выходное напряжение на самом деле приблизительно 8 В. Для чего в схеме линейный стабилизатор, стабилитрон? На линейные стабилизаторы напряжения в большинстве случаев не допускается подавать на вход напряжение выше 30 В. Поэтому в цепи нужен стабилитрон. Номинал выходного тока определяется в большей степени ёмкостью гасящего конденсатора. В данном варианте он с ёмкостью 0, 33 мкФ, с расчётным напряжением 400 В. Параллельно конденсатору установлен рарзряжающий резистор с сопротивлением 1 МОм. Номинал всех резисторов может быть 0, 25 или 0, 5 Вт. Данный резистор для того, чтобы после выключения схемы из сети конденсатор не держал остаточного напряжения, то есть разряжался.

Диодный мост можно собрать из четырех выпрямителей на 1 А. Обратное напряжение диодов должно быть не менее 400 В. Можно применить также готовые диодные сборки типа КЦ405. В справочнике нужно посмотреть допустимое обратное напряжение через диодный мост. Стабилитрон желательно на 1 Вт. Напряжение стабилизации этого стабилитрона должно быть от 6 до 30 В, не больше. Ток на выходе схемы зависит от номинала данного конденсатора. При ёмкости в 1 мкФ ток будет в районе 70 мА. Не следует увеличивать ёмкость конденсатора больше 0, 5 мкФ, поскольку довольно большой ток, конечно же, спалит стабилитрон. Данная схема хороша тем, что она малогабаритна, можно собрать из подручных средств. Но недостатком является то, что она не имеет гальванической развязки с сетью. Если вы собираетесь её применять, то обязательно в закрытом корпусе, чтобы не дотрагиваться до высоковольтных частей схемы. И, конечно же, не стоит связывать с этой схемой большие надежды, поскольку выходной ток схемы небольшой. То есть, хватит на запитку маломощный устройств, током до 50 мА. В частности, запитки светодиодов и постройки светодиодных светильников и ночников. Первый запуск обязательно делать последовательно соединённой лампочкой.

В данном варианте присутствует резистор на 300 Ом, который в случае чего выйдет из строя. У нас на плате уже нет данного резистора, поэтому добавили лампочку, которая будет чуть-чуть гореть во время работы нашей схемы. Для того, чтобы проверить выходное напряжение, будем использовать самый обыкновенный мультиметр, измеритель постоянный 20 В. Подключаем схему в сеть 220 В. Поскольку у нас есть защитная лампочка, она спасёт ситуацию, если будут какие-то проблемы в схеме. Соблюдайте предельную осторожность во время работы с высоким напряжением, поскольку всё-таки на схему поступает 220 В.

Заключение.

На выходе 4,94, то есть почти 5 В. При токе не более 40-50 мА. Отличный вариант для маломощных светодиодов. Можно запитать от данной схемы светодиодные линейки, только при этом заменить стабилизатор на 12-вольтовый, к примеру, 7812. В принципе, можно на выходе получить любое напряжение в пределах разумного. На этом всё. Не забывайте подписаться на канал и оставлять свои отзывы про дальнейшие видеоролики.

Внимание! Когда собран блок питания, важно разместить сборку в пластиковый корпус либо тщательно изолировать все контакты и провода для исключения случайного прикосновения к ним, так как схема подключена к сети 220 вольт и это повышает вероятность удара током! Соблюдайте осторожность и ТБ!

Схема и описание блока питания без трансформатора на 5 вольт, 40-50 ма

10.10.2016 Электронная техника

Многие радиолюбители не вычисляют блоки питания без трансформаторов. Но не обращая внимания на это, они употребляются достаточно деятельно. В частности, в охранных устройствах, в схемах радиоуправления люстрой, нагрузками и во многих вторых устройствах. В данном видеоуроке разглядим несложную конструкцию для того чтобы выпрямителя на на 5 вольт, 40-50 мА.

Но возможно поменять схему и взять фактически любое напряжение.

Бестрансформаторные источники кроме этого используются в качестве зарядных устройств и употребляются в запитке светодиодных светильников и в китайский фонариках.

Для радиолюбителей имеется всё в этом китайском магазине.

Анализ схемы.

Разглядим несложную схему бестрансформаторного блока питания. Напряжение от сети 220 вольт через ограничительный резистор, что в один момент выступает как предохранитель, идет на гасящий конденсатор. На выходе кроме этого сетевое напряжение, но ток многократно понижен.

Схема бестрансформаторного выпрямителя

Потом на двухполупериодный диодный выпрямитель, на его выходе приобретаем постоянный ток, что стабилизируется при помощи стабилизатора VD5 и сглаживается конденсатором. В нашем случае конденсатор 25 В, 100 мкФ, электролитический. Ещё один маленький конденсатор установлен параллельно питанию.

Дальше оно поступает на линейный стабилизатор напряжения. В этом случае использован линейный стабилизатор 7808. В схеме имеется маленькая опечатка, выходное напряжение в действительности примерно 8 В. Для чего в схеме линейный стабилизатор, стабилитрон? На линейные стабилизаторы напряжения как правило не допускается подавать на вход напряжение выше 30 В. Исходя из этого в цепи нужен стабилитрон.

Номинал выходного тока определяется в основном ёмкостью гасящего конденсатора. В данном варианте он с ёмкостью 0, 33 мкФ, с расчётным напряжением 400 В. Параллельно конденсатору установлен рарзряжающий резистор с сопротивлением 1 МОм. Номинал всех резисторов возможно 0, 25 либо 0, 5 Вт.

Этот резистор чтобы по окончании выключения схемы из сети конденсатор не держал остаточного напряжения, другими словами разряжался.

Диодный мост возможно собрать из четырех выпрямителей на 1 А. Обратное напряжение диодов должно быть не меньше 400 В. Возможно применить кроме этого готовые диодные сборки типа КЦ405. В справочнике необходимо взглянуть допустимое обратное напряжение через диодный мост. Стабилитрон нужно на 1 Вт. Напряжение стабилизации этого стабилитрона должно быть от 6 до 30 В, не больше. Ток на выходе схемы зависит от номинала данного конденсатора. При ёмкости в 1 мкФ ток будет в районе 70 мА.

Не нужно увеличивать ёмкость конденсатора больше 0, 5 мкФ, потому, что большой ток, конечно же, сожжёт стабилитрон. Эта схема хороша тем, что она малогабаритна, возможно собрать из подручных средств. Но недочётом есть то, что она не имеет гальванической развязки с сетью. Если вы планируете её использовать, то в обязательном порядке в закрытом корпусе, дабы не дотрагиваться до высоковольтных частей схемы.

И, конечно же, не следует связывать с данной схемой громадные надежды, потому, что выходной ток схемы маленькой. Другими словами, хватит на запитку маломощный устройств, током до 50 мА. В частности, запитки постройки и светодиодов светодиодных ночников и светильников.

Первый запуск в обязательном порядке делать последовательно соединённой лампочкой.

В данном варианте присутствует резистор на 300 Ом, что при чего выйдет из строя. У нас на плате уже нет данного резистора, исходя из этого добавили лампочку, которая будет чуть-чуть гореть на протяжении работы отечественной схемы. Чтобы проверить выходное напряжение, будем применять самый обычный мультиметр, измеритель постоянный 20 В. Подключаем схему в сеть 220 В. Потому, что у нас имеется защитная лампочка, она спасёт обстановку, в случае если будут какие-то неприятности в схеме. Выполняйте предельную осторожность на протяжении работы с высоким напряжением, потому, что всё-таки на схему поступает 220 В.

Заключение.

На выходе 4,94, другими словами практически 5 В. При токе не более 40-50 мА. Хороший вариант для маломощных светодиодов. Возможно запитать от данной схемы светодиодные линейки, лишь наряду с этим заменить стабилизатор на 12-вольтовый, например, 7812. В принципе, возможно на выходе взять любое напряжение в пределах разумного.

На этом всё. Помните подписаться на канал и оставлять собственные отзывы про предстоящие видеоролики.

Внимание! В то время, когда собран блок питания, принципиально важно разместить сборку в пластиковый корпус или шепетильно изолировать все провода и контакты для исключения случайного прикосновения к ним, поскольку схема подключена к сети 220 вольт и это увеличивает возможность удара током! Выполняйте осторожность и ТераБайт!

Случайные записи:

#1 Собираем интересную схему, блок питания без трансформатора 12в


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Отличие блока питания от драйвера и трансформатора

В связи с переходом большинства потребителей на современное осветительное оборудование все более актуально получение измененного напряжения для их питания. Для этого могут использоваться различные преобразователи. Однако выходные параметры таких устройств, как и принцип их работы имеют некоторые различия. Для понимания принципов разделения в данной статье мы рассмотрим отличие блока питания от драйвера и трансформатора.

Блок питания

Под блоком питания подразумевается довольно обширный спектр электронных приборов, предназначенных для передачи пониженного выпрямленного напряжения от внешней сети к слаботочным потребителям. Как правило, блок питания состоит из понижающего трансформатора, который снижает привычные 220 В до нужного номинала. Затем передается на выпрямительный блок, преобразующий переменное напряжение в постоянное.

Пример работы блока питания приведен на рисунке ниже:

Рис. 1. Принцип работы блока питания

Современные модели содержат дополнительные блоки, повышающие эффективность агрегата, их применяют для питания:

  1. всех составляющих компьютерных блоков от сетевого фильтра;
  2. подзарядки устройств от сети блоком питания;
  3. организации безопасного электроснабжения через блок питания в помещениях, где  недопустимо использование 220В по соображениям безопасности;
  4. подключения ленты со светодиодами от блока;
  5. для питания бытовых и промышленных приборов.

Теоретически блок питания это универсальное устройство, которое может подходить сразу для нескольких целей. Однако на практике существует и узкая специализация, к примеру, компьютерные БП оснащаются системой принудительного охлаждения, поэтому блоки питания без куллера не подойдут для этих целей. 

В каждом конкретном случае блок питания подбирается не только по назначению, но и должен учитывать номинал питающего напряжения  и мощность запитываемой нагрузки. Напряжение блока питания должно точно соответствовать номиналу питаемого устройства, а мощность должна быть не меньше, желательно даже иметь определенный запас.

Классический блок питания обладает целым рядом преимуществ:

  • простота конструкции;
  • высокая надежность агрегата;
  • низкая себестоимость.

Однако вместе с тем блоки питания имеют большие габариты и вес, что усложняет их эксплуатацию в определенных местах, и относительно низкий КПД, так как значительная часть электрической энергии тратится на потери в стали.

Электронный трансформатор

Принцип действия электронного трансформатора схож с классическим – при подаче переменного напряжения на первичную обмотку, с его вторички снимается тоже переменное напряжение, но уже другого значения. Отличие заключается в том, что пониженное напряжение имеет совсем другую частоту и форму кривой, так как его искусственно создает генератор импульсов.

Пример схемы электронного трансформатора и принцип действия приведен на рисунке ниже:

Рис. 2. Электронный трансформатор

Как видите, в нем напряжение питания от сети 220 В не подается на обмотки трансформатора, а использует диодный мост в качестве основного преобразователя с переменной электрической величины в постоянную. Затем сигнал подается на выходные транзисторы, выступающие в роли электронного ключа, которые производят генерацию импульсов определенного количества и частоты. Следует отметить, что частота от генератора импульсов может достигать нескольких десятков кГц, но затем подается на импульсный преобразователь, который представлен силовым трансформатором.

Импульсные трансформаторы или, как их еще называют, импульсные БП нашли широкое применение в питании люминесцентных ламп. Однако его расположение по отношению к питаемым приборам освещения должно выполняться в непосредственной близи, чтобы сократить потери, нагрузку в сетевых проводах и нагрев. В сравнении с трансформаторным БП, импульсный имеет ряд весомых преимуществ:

  1. Меньшие габариты для такой же мощности, что снижает и стоимость устройства;
  2. Обладает лучшими параметрами в регулировке подаваемого напряжения;
  3. Отличается более высоким КПД.

Но наряду с преимуществами импульсный блок имеет и некоторые недостатки. У электронного трансформатора куда более сложная схема, что влечет за собой снижение надежности. Если продешевить с моделью трансформатора, то выходной ток выдаст  в сеть много импульсных помех, способных повлиять на работу смежного оборудования.

Драйвер

Применение драйвера вместо трансформаторного блока обусловлено особенностями работы светодиода, как неотъемлемого элемента современного осветительного оборудования. Все дело в том, что любой светодиод является нелинейной нагрузкой, электрические параметры которого меняются в зависимости от условий работы.

Рис. 3. Вольт-амперная характеристика светодиода

Как видите, даже при незначительных колебаниях напряжения произойдет существенное изменение силы тока. Особенно явно такие перепады ощущают мощные светодиоды. Также в работе присутствует температурная зависимость, поэтому от нагревания элемента снижается падение напряжения, а ток при этом возрастает. Такой режим работы крайне негативно сказывается на работе светодиода, из-за чего он быстрее выходит со строя. Подключать его напрямую от сетевого выпрямителя нельзя, для чего и применяются драйверы.

Особенность светодиодного драйвера заключается в том, что он выдает одинаковый ток с выходного фильтра, несмотря на размер, подаваемого на вход напряжения. Конструктивно современные драйверы для подключения светодиодов могут выполняться как на транзисторах, так и на базе микросхемы. Второй вариант приобретает все большую популярность за счет лучших характеристик драйвера, более простого управления параметрами работы.

Ниже приведен пример схемы работы драйвера:

Рис. 4. Пример схемы драйвера

Здесь на вход выпрямителя сетевого напряжения VDS1 поступает переменная величина, далее выпрямленное напряжение в драйвере передается через сглаживающий конденсатор C1 и полуплечо R1 — R2 на микросхему BP9022. Последняя генерирует серию импульсов ШИМ и передает ее через трансформатор на выходной выпрямитель D2 и выходной фильтр R3 — C3, применяемый для стабилизации выходных параметров. Благодаря введению дополнительных резисторов в схему питания микросхемы, такой драйвер может регулировать значение мощности на выходе и управлять интенсивностью светового потока.

В чем их различие и что лучше выбрать: подведем итог

И так, если говорить в общем, то и блок питания, и электронный трансформатор, и драйвер относятся к категории электрических преобразователей. Но, каждый из них имеет свое назначение в прикладной электронике. Исходя из теоретических рассуждений, они взаимозаменяемы, но большинство оборудования, для которых они предназначены, не будет работать с аналогичными устройствами или будет работать некорректно.

Для чего же можно использовать каждое из них:

  • Драйвер – используется, чтобы подключить светодиод, для остальных приборов использовать драйвер нецелесообразно. Драйвер уже установлен в светодиодных лампочках, как обязательный компонент. Однако следует отметить, что конкретный драйвер, используется исключительно для подходящего под его параметры полупроводника или группы полупроводников. Если один из светодиодов перегорит, то драйвер перестанет соответствовать новому току.
  • Блок питания – подходит для включения низковольтного оборудования с постоянным напряжением питания на 12 В, 24 В и т.д. Часто применяется для подключения светодиодных лент, так как ленты уже имеют переменные резисторы и не нуждаются в ограничении тока. Но им нужно применять выпрямитель, который и предоставляет блок питания, так как светодиод чувствителен к любым колебаниям питающих величин.
  • Электронный трансформатор – часто используется для галогенных ламп, что обуславливается наличием  минимальной нагрузки, без которой он попросту не запустится. Светодиодных приборов для электронного трансформатора может быть недостаточно, а вот галогенных более чем хватает. Но сами галогенки можно включать как от трансформатора, так и от блока питания, так как они работают от действующего напряжения.

Шокирующая правда о бестрансформаторных источниках питания

Бестрансформаторные блоки питания часто появляются здесь, на Hackaday, особенно в недорогих продуктах, где стоимость трансформатора значительно добавит к спецификации. Но бестрансформаторные блоки питания - палка о двух концах. Это название? Не кликбейт. Если вы ковыряетесь в устройстве с бестрансформаторным питанием, ваш осциллограф может превратиться в дымящуюся кучу или ударить током, если вы не понимаете их и не принимаете надлежащие меры безопасности.

Но это не страшно. Бестрансформаторные конструкции великолепны на своем месте, и вы, вероятно, когда-нибудь столкнетесь с такой, потому что они есть во всем, от светодиодных лампочек до переключателей IoT WiFi. Мы собираемся посмотреть, как они работают, и как безопасно их проектировать и работать с ними, потому что вы никогда не знаете, когда вам захочется взломать один из них.

Вот изюминка: бестрансформаторные источники питания можно безопасно использовать только в ситуациях, когда все устройство может быть закрыто, и никто не может случайно прикоснуться к какой-либо его части.Это означает, что нет никаких физических электрических соединений внутри или снаружи - RF и IR - это честная игра. И когда вы работаете с одним, вы должны знать, что любая часть цепи может находиться под напряжением сети. А теперь читайте, чтобы понять, почему!

Принцип

Бестрансформаторный источник питания (TPS) - это просто делитель напряжения, который снимает 115 или 220 В переменного тока с вашей стены и делит его до нужного вам напряжения. Если это напряжение должно быть постоянным, оно выпрямляется через несколько диодов и, возможно, регулируется до максимального напряжения, но мы доберемся до этого через минуту.

Обычно делители напряжения постоянного тока изготавливаются с парой резисторов. Вместе они определяют ток, протекающий по пути, и затем можно выбрать верхний резистор, чтобы уменьшить разницу между входным напряжением и желаемым выходом. Если в нашем случае эта разница составляет одну или две сотни вольт, даже если она должна пройти всего несколько десятков миллиампер, этот резистор быстро нагреется.

Лучшим компонентом для использования в верхней части делителя является конденсатор, реактивное сопротивление которого выбрано таким образом, чтобы обеспечить желаемое «сопротивление» при любой частоте сети, в которой вы живете.Например, предположим, что вы хотите получить 25 миллиампер при 5 В, и вы находитесь в Америке, и вам нужно сбросить 110 В. R = V / I = 4400 Ом. Используя реактивное сопротивление конденсатора, получаем C = 1 / (2 * pi * 60 Гц * 4400) = 0,6 мкФ. Если вам нужен больший ток, используйте конденсатор большего размера, и наоборот. Это так просто!

Для полностью продуманной конструкции TPS требуется еще несколько деталей. В целях безопасности и ограничения пускового тока рекомендуется установить на входе предохранитель и ограничивающий ток резистор мощностью 1 Вт. Разрядный резистор большого номинала, подключенный параллельно реактивному конденсатору, не позволит ему удерживать высокое напряжение и шокировать вас, когда цепь отключена.

И если говорить об этом конденсаторе, это критически важная для безопасности часть схемы. Он постоянно находится под высоким переменным напряжением, и в случае короткого замыкания на выходе «5 В» будет напряжение сети, и детали могут загореться. Это работа для конденсатора X-класса. Вы увидите, что они в основном отмечены X1 или X2, причем X1 способен выдерживать более высокие скачки напряжения. Любой из них подойдет, просто убедитесь, что он имеет рейтинг X и соответствует уровню вашего сетевого напряжения.

После конденсатора переменный ток, который проходит через него, необходимо выпрямить в постоянный ток.Здесь подойдет обычный полуволновой или двухполупериодный выпрямитель: несколько диодов и большой сглаживающий конденсатор. Если нагрузка непостоянна, вы, вероятно, захотите ограничить максимальное напряжение, воспринимаемое конденсатором, с помощью стабилитрона, чтобы избыточный ток шунтировался на землю, когда нагрузка потребляет менее 25 миллиампер, на которые мы рассчитывали. Эти детали воспринимают только низкое напряжение, поэтому здесь нет никаких особых требований.

Наконец, обратите внимание, что существует множество возможных конфигураций этой схемы.Вместо того, чтобы сбрасывать большую часть напряжения между живым и нашим устройством, также можно подключить наше устройство прямо к токоведущему проводу с конденсатором в нижней части делителя напряжения - та же схема в перевернутом виде. Разумеется, предохранители и защитные резисторы могут быть расположены в любом месте цепи. Но основы те же: конденсатор действует как одна ножка в делителе напряжения, за которой следует некоторое выпрямление и регулирование, а нагрузка - как другая ножка.

Закон Мафри

Большой недостаток схемы TPS заключается в том, что она должна быть изолирована .Это совершенно нормально для автономного переключателя IoT или самодельного диммера. TPS хорошо подходит для радио или ИК-управления. Все светодиодные лампы используют внутри TPS, потому что они дешевы и полностью герметичны. Но если вы думаете прикоснуться к какой-либо части этой цепи или подключить к ней любую сигнальную линию, вам следует вместо этого смотреть на трансформатор.

Почему полная изоляция? Обратите внимание, что провод, служащий опорным заземлением цепи, совпадает с нейтральной линией вашего дома (в отличие от «горячей» линии).А теперь представьте, что вы по ошибке вставили вилку задом наперед. Земля горячая, и хотя устройство работает нормально, потому что переменный ток симметричен, возникает опасность поражения электрическим током, если вы можете коснуться «земли». Подключите USB-последовательный разъем к этому устройству, и вы только что зажали свой ноутбук через линию «земли». Итак, первая линия защиты - использовать поляризованные вилки, которые нельзя вставить неправильно. Если вы живете в Европе, это может быть не вариант.

Но даже поляризованных вилок недостаточно.В некоторых старых домах (включая квартиру, в которой мы жили в Вашингтоне, округ Колумбия) нейтральная линия и горячая линия поменялись местами. Опять же, вы никогда не заметите, пока не коснетесь «нейтральной» и реальной земли одновременно, но когда вы это сделаете, это может быть фатальным. Вы можете и, вероятно, должны проверить это с помощью мультиметра прямо сейчас. При подключении к земле нейтральная линия должна находиться под напряжением переменного тока, в то время как горячая линия будет показывать 115 или 220 В переменного тока. Сравните их с типами ваших местных вилок.

В любом случае, даже если вы правильно настроили поляризацию вилки, между нейтралью вашей розетки и линией заземления будет разница.Коды в США и ЕС говорят, что нейтраль - это токоведущая линия, а земля в нормальных условиях не должна проводить ее. Прерыватели цепи замыкания на землю (GFCI) обеспечивают это на практике. Тем не менее, высокие нагрузки где-либо в вашем доме в сочетании с немаловажным сопротивлением в проводке могут привести к напряжению около В = IR на нейтральной линии. Дисбаланс на служебном трансформаторе, который разделяет «фазы» мощности, поступающей в ваш дом, также может отвести напряжение нейтрали от земли, в зависимости от того, где она заземлена.Короче говоря, нейтральный должен находиться вокруг земли, но это не гарантируется.

Единственный способ быть абсолютно безопасным с этой схемой - никогда не соприкасаться с ней. Поместите его в непроводящую коробку или в металлическую коробку, подключенную к заземлению. Если он вставлен в обратном направлении или нейтральный провод перегревается, никто не пострадает. Это то, что делают профессионалы.

Что еще может пойти не так с этой схемой? Мы выбрали реактивный конденсатор, чтобы он имел правильное сопротивление при 50 или 60 Гц, но он менее резистивный на более высоких частотах.Если у вас дома есть высокочастотные коммутационные устройства, они могут протолкнуть ваш TPS неожиданным током. Например, быстрые скачки напряжения в линии питания проходят сквозь них, и их гашение является одной из причин использования входного резистора. Удар молнии? Бламмо! Что-нибудь еще может пойти не так? Оставьте нам комментарий! (Но не упоминайте Муфри.)

Блок питания на базе трансформатора будет немного дороже и немного больше, чем эквивалентный TPS. Но если вы не можете полностью закрыть устройство или не можете полностью гарантировать полярность входящего питания, вы не сможете безопасно использовать TPS.Для личного повседневного использования я всегда выбираю импульсный блок питания или настенный блок питания. Разве гальваническая изоляция от стены не стоит пары долларов?

Разберемся на части

С другой стороны, TPS есть во всех типах устройств, которые мы любим взламывать, поэтому вам нужно распознавать их в реальной жизни. Ищите предохранитель или большой конденсатор с номиналом X1 или X2, и вы будете на правильном пути. (Есть ли у него параллельный спускной резистор? В противном случае он может быть горячим.) Токоограничивающий резистор - это большая керамическая штука, едва видимая за крышкой X2.Взрыватель одет для ночевки в городе с цельным черным номером на термоусадочной пленке.

Затем найдите секцию выпрямления - двухполупериодный выпрямитель с четырьмя диодами и конденсатор емкостью 100 мкФ в этом дешевом настенном радиочастотном переключателе. Диоды указывают на положительную шину постоянного тока и от отрицательной.

Теперь поищите стабилитроны. В случае этого переключателя с ВЧ-управлением их два: стабилитрон 25 В, используемый для активации реле, и стабилитрон 5 В, который питает ИС и радиосхемы.Это удобная функция схемы TPS. Поскольку конденсатор пропускает некоторый ток, пока напряжение постоянного тока не превышает пиков переменного тока, вы можете получить практически любое или несколько напряжений из одной и той же цепи, просто выбрав правильные стабилитроны.

Играя с огнем

Вам следует избегать работы с включенным TPS, насколько это возможно, но существует способов сделать это безопасно. Это лучший вариант для изолирующего трансформатора, который, по сути, вставляет трансформатор в схему, которой он не хватает.В вашей цепи все еще есть пара проводов с напряжением 115 или 220 В между ними, но, по крайней мере, с трансформатором вы можете прикрепить свой прицел к устройству.

Джекпот!

Без изолирующего трансформатора вы можете многое сделать с мультиметром с батарейным питанием (незаземленным). Подключите устройство TPS к удлинителю с выключателем и держите его выключенным как можно больше времени. Чтобы снять показания: отсоедините TPS, припаяйте провода в том месте, где вы хотите провести измерение, подключите их к мультиметру, отойдите назад и включите удлинитель.Как только вы закончите считывание, выключите его и подождите, прежде чем касаться чего-либо.

Одна часть TPS, которая может удерживать заряд, - это реактивный конденсатор, и поэтому на нем должен быть защитный резистор. В нашей примерной схеме 0,6 мкФ * 1 МОм = 0,6 секунды, и вам, вероятно, хорошо подождать хотя бы пять из этих постоянных времени, прежде чем касаться чего-либо, поэтому сосчитайте до трех. Переключатель RF не использует конденсатор емкостью 0,33 мкФ с сопротивлением 220 кОм, поэтому он безопаснее и быстрее. (В нем также используются два последовательно подключенных резистора SMT, предположительно потому, что номинальное напряжение одного из них было недостаточным.Умный дизайн.)

Вы можете узнать, какие части схемы находятся под каким напряжением, измерив их относительно заземляющего контакта розетки. Например, с защитным резистором 560 Ом в ответвлении «земля» ВЧ-переключателя фактически плавает на 12 В переменного тока над землей. Это стоит знать, когда ковыряется. Снова подключите датчики, отойдите назад, включите, прочтите, выключите, подождите.

Вот и все. Теперь вы можете выяснить, какое напряжение находится в устройстве, и использовать его для своих целей.Просто убедитесь, что все, что вы делаете, умещается обратно в красивый футляр. Потому что, хотя TPS распространены, маленькие и дешевые, они потенциально (хи-хи!) Слишком горячие, чтобы их трогать.

Бестрансформаторный источник питания



Одной из основных проблем, которая должна быть решена при проектировании электронной схемы, является производство низковольтного источника питания постоянного тока от переменного тока для питания схемы. Обычный метод - это использование понижающего трансформатора для понижения 230 В переменного тока до желаемого уровня низкого напряжения переменного тока.Наиболее подходящим и недорогим методом является использование конденсатора падения напряжения последовательно с фазовой линией.

Выбор падающего конденсатора и конструкции схемы требует определенных технических знаний и практического опыта для получения желаемых напряжения и тока. Обычный конденсатор не справится с этой задачей, поскольку устройство будет разрушено быстрым током от сети. Скачки напряжения в сети создадут дыры в диэлектрике, и конденсатор перестанет работать. Конденсатор класса X, предназначенный для использования в сети переменного тока, необходим для снижения напряжения переменного тока.

Рис.1: Изображение конденсатора

X Номинальный конденсатор 400 Вольт

Перед выбором капельного конденсатора необходимо понять принцип работы и принцип действия сбрасывающего конденсатора. Конденсатор класса X рассчитан на 250, 400, 600 В переменного тока. Также доступны версии для более высокого напряжения. Эффективное сопротивление (Z), сопротивление (X) и частота сети (50–60 Гц) являются важными параметрами, которые следует учитывать при выборе конденсатора.Реактивное сопротивление (X) конденсатора (C) на частоте сети (f) можно рассчитать по формуле

X = 1 / (2 ¶ фКл)

Например, реактивное сопротивление конденсатора 0,22 мкФ, работающего при частоте сети 50 Гц, будет X = 1 / {2 ¶ x 50 x 0,22 x (1 / 1,000,000)} = 14475,976 Ом или 14,4 килоом. Сопротивление конденсатора 0,22 мкФ рассчитывается как X = 1 / 2Pi.f. C. Где f - частота сети 50 Гц, а C - значение емкости конденсатора в фарадах. То есть 1 микрофарад равен 1/1000000 фарад.Следовательно, 0,22 микрофарада - это 0,22 x 1/1000000 фарад. Следовательно, прямое сопротивление конденсатора составляет 14475,97 Ом или 14,4 кОм. Чтобы получить ток, я делю напряжение сети на прямое сопротивление в килоомах, то есть 230 / 14,4 = 15,9 мА.

Эффективный импеданс (Z) конденсатора определяется путем принятия сопротивления нагрузки (R) в качестве важного параметра. Импеданс можно рассчитать по формуле

Z = v R + X

Предположим, что ток в цепи равен I, а напряжение сети равно V, тогда уравнение выглядит как

I = В / Х

Таким образом, окончательное уравнение становится

I = 230 В / 14.4 = 15,9 мА.

Следовательно, если используется конденсатор 0,22 мкФ, рассчитанный на 230 В, он может обеспечить ток около 15 мА в цепи. Но для многих схем этого недостаточно. Поэтому для таких цепей рекомендуется использовать конденсатор емкостью 470 нФ, рассчитанный на 400 В, чтобы обеспечить требуемый ток.

X Номинальные конденсаторы переменного тока - 250 В, 400 В, 680 В переменного тока

Таблица, показывающая типы конденсаторов номиналом X, а также выходное напряжение и ток без нагрузки

Фиг.3: Таблица, показывающая типы конденсаторов номиналом X, а также выходное напряжение и ток без нагрузки

Исправление

Диоды, используемые для выпрямления, должны иметь достаточное пиковое обратное напряжение (PIV). Пиковое обратное напряжение - это максимальное напряжение, которое диод может выдержать при обратном смещении. Диод 1N 4001 выдерживает до 50 Вольт, а 1N 4007 - до 1000 Вольт. Важные характеристики выпрямительных диодов общего назначения приведены в таблице.

Рис. 4: Таблица, показывающая характеристики выпрямительных диодов общего назначения

Так что подходящий вариант - выпрямительный диод 1N4007. Обычно у кремниевого диода прямое падение напряжения составляет 0,6 В. Номинальный ток (прямой ток) выпрямительных диодов также может быть разным. Большинство выпрямительных диодов общего назначения серии 1N имеют номинальный ток 1 А.

Рис.5: Изображение диода

Сглаживание постоянным током

Сглаживающий конденсатор используется для генерации постоянного тока без пульсаций.Сглаживающий конденсатор также называется фильтрующим конденсатором, и его функция заключается в преобразовании полуволнового / двухполупериодного выходного сигнала выпрямителя в плавный постоянный ток. Номинальная мощность и емкость - два важных аспекта, которые следует учитывать при выборе сглаживающего конденсатора. Номинальная мощность должна быть больше, чем выходное напряжение без нагрузки источника питания. Значение емкости определяет количество пульсаций, которые появляются на выходе постоянного тока, когда нагрузка принимает ток. Например, двухполупериодный выпрямленный выходной сигнал постоянного тока, полученный от сети переменного тока 50 Гц, работающей в цепи, потребляющей ток 100 мА, будет иметь размах колебаний 700 мВ от пика до пика в конденсаторе фильтра номиналом 1000 мкФ.Пульсации, возникающие в конденсаторе, прямо пропорциональны току нагрузки и обратно пропорциональны значению емкости. Лучше поддерживать пульсации ниже 1,5 В от пика к пику при полной нагрузке. Поэтому для получения постоянного тока на выходе без пульсаций необходимо использовать конденсатор высокой емкости (1000 мкФ или 2200 мкФ) с номинальным напряжением 25 В или более. Если пульсация будет чрезмерной, это повлияет на работу схемы, особенно RF и IR схем.

Регулирование напряжения

Стабилитрон используется для генерации регулируемого выхода постоянного тока.Стабилитрон предназначен для работы в области обратного пробоя. Если кремниевый диод смещен в обратном направлении, достигается точка, в которой его обратный ток внезапно увеличивается. Напряжение, при котором это происходит, известно как значение диода «лавина или стабилитрон». Стабилитроны специально созданы для использования лавинного эффекта в стабилизаторах «опорного напряжения». Стабилитрон может использоваться для генерации фиксированного напряжения путем пропускания через него ограниченного тока с помощью последовательного резистора (R). R не оказывает серьезного влияния на выходное напряжение стабилитрона, и выходное напряжение остается стабильным опорным напряжением.Но важен ограничительный резистор R, без которого стабилитрон выйдет из строя. Даже при изменении напряжения питания R будет принимать любое избыточное напряжение. Значение R можно рассчитать по формуле

.

R = Vin - Vz / Iz

Где Vin - входное напряжение, выходное напряжение Vz и ток Iz через стабилитрон

В большинстве схем Iz поддерживается на уровне 5 мА. Если напряжение питания составляет 18 В, напряжение, которое должно быть понижено на R, чтобы получить выходное напряжение 12 В, составляет 6 вольт.Если максимально допустимый ток Зенера составляет 100 мА, то R будет пропускать максимальный желаемый выходной ток плюс 5 мА. Таким образом, значение R выглядит как

.

R = 18 - 12/105 мА = 6/105 x 1000 = 57 Ом

Номинальная мощность стабилитрона также является важным фактором, который следует учитывать при выборе стабилитрона. По формуле P = IV. P - мощность в ваттах, ток I в амперах и V - напряжение. Таким образом, максимальная рассеиваемая мощность, которая может быть допущена в стабилитроне, - это напряжение стабилитрона, умноженное на ток, протекающий через него.Например, если стабилитрон 12 В пропускает ток 12 В постоянного тока и 100 мА, его рассеиваемая мощность составит 1,2 Вт. Поэтому следует использовать стабилитрон мощностью 1,3 Вт.

Светодиодный индикатор

и схема

Светодиодный индикатор

Светодиодный индикатор

используется в качестве индикатора включения. Значительное падение напряжения (около 2 вольт) происходит на светодиодах при прохождении прямого тока. Падение прямого напряжения различных светодиодов показано в таблице.

Рис. 6: Таблица, показывающая прямые падения напряжения различных светодиодов

Типичный светодиод может пропускать ток 30–40 мА без повреждения устройства.Нормальный ток, обеспечивающий достаточную яркость стандартного красного светодиода, составляет 20 мА. Но это может быть 40 мА для синих и белых светодиодов. Токоограничивающий резистор необходим для защиты светодиода от протекающего через него избыточного тока. Номинал этого последовательного резистора должен быть тщательно выбран, чтобы предотвратить повреждение светодиода, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА. Токоограничивающий резистор можно выбрать по формуле

R = V / I

Где R - номинал резистора в омах, V - напряжение питания, а I - допустимый ток в амперах.Для типичного красного светодиода падение напряжения составляет 1,8 В. Таким образом, если напряжение питания составляет 12 В (Vs), падение напряжения на светодиоде составляет 1,8 В (Vf), а допустимый ток составляет 20 мА (если), то значение последовательного резистора будет

.

Vs - Vf / If = 12 - 1,8 / 20 мА = 10,2 / 0,02 A = 510 Ом.

Подходящее номинальное сопротивление резистора составляет 470 Ом. Но рекомендуется использовать резистор 1 кОм, чтобы продлить срок службы светодиода, даже если будет небольшое снижение яркости. Так как светодиод занимает 1.8 вольт, выходное напряжение будет на 2 вольта меньше значения стабилитрона. Так что если для схемы требуется 12 вольт, необходимо увеличить значение стабилитрона до 15 вольт. Приведенная ниже таблица представляет собой готовый счетчик для выбора ограничительного резистора для различных версий светодиодов на разные напряжения.

Рис. 7: Таблица, показывающая готовый счетчик для выбора ограничивающего резистора для различных версий светодиодов при разных напряжениях.

Принципиальная схема

Схема, показанная ниже, представляет собой простой бестрансформаторный источник питания.Здесь используется конденсатор 225 К (2,2 мкФ) 400 вольт X для падения 230 вольт переменного тока. Резистор R2 - это спускной резистор, который удаляет накопленный ток из конденсатора, когда цепь отключена. Без R2 есть шанс получить смертельный шок при прикосновении к цепи. Резистор R1 защищает схему от пускового тока при включении. Двухполупериодный выпрямитель, состоящий из D1 - D4, используется для выпрямления переменного тока низкого напряжения на конденсаторе C1, а C2 удаляет пульсации постоянного тока. При такой конструкции на выходе будет доступно около 24 В при токе 100 мА.Эти 24 В постоянного тока можно отрегулировать до необходимого выходного напряжения с помощью подходящего стабилитрона мощностью 1 Вт. Лучше добавить предохранитель в фазную линию и MOV между фазной и нейтральной линиями в качестве меры безопасности, если есть скачок напряжения или короткое замыкание в сети.

Осторожно: Строительство этого источника питания рекомендуется только лицам, имеющим опыт или компетентность в работе с сетью переменного тока. Поэтому не пытайтесь использовать эту схему, если у вас нет опыта работы с высокими напряжениями.

В недостаток конденсаторного блока питания входит

1. Отсутствует гальваническая развязка от сети. Выход из строя блока питания может повредить гаджет.

2. Слаботочный выход. С конденсаторным источником питания. Максимальный доступный выходной ток составляет 100 мА или меньше, поэтому это не идеальный вариант для работы с мощными индуктивными нагрузками.

3. Выходное напряжение и ток не будут стабильными при изменении входного переменного тока.

Осторожно

Следует проявлять особую осторожность при проверке источника питания с использованием понижающего резистора.Не прикасайтесь ни к каким точкам на печатной плате, так как некоторые точки находятся под напряжением сети. Даже после выключения цепи не прикасайтесь к точкам вокруг падающего конденсатора, чтобы предотвратить поражение электрическим током. Следует проявлять особую осторожность при построении цепи, чтобы избежать короткого замыкания и возгорания. Между компонентами должно быть достаточное расстояние. Сглаживающий конденсатор большой емкости взорвется, если он подключен с обратной полярностью. Капающий конденсатор неполяризован, поэтому его можно подключать любым способом.Блок питания необходимо изолировать от остальной части цепи с помощью изоляторов. Схема должна быть размещена в металлическом корпусе, не касаясь какой-либо части печатной платы в металлическом корпусе. Металлический корпус должен быть правильно заземлен.

Схемы соединений


Простые бестрансформаторные схемы питания

Я часто делаю небольшие проекты . Им нужен малый блок питания . Но я не могу найти маленькие трансформаторы.Обычный трансформатор большой и тяжелый, не подходит для моего проекта.

Но я осматриваю свой дом в маленьком бытовом устройстве в Китае. Даже в большинстве светодиодных лампочек. В них используется бестрансформаторная схема питания .

Они используют конденсатор вместо более крупного трансформатора . Таким образом, блоки питания меньше и легче.

Сегодня мы познакомимся с этой бестрансформаторной схемой питания . Так что можете выбирать как хотите.

Надеюсь, он будет вам полезен. Есть три схемы, как показано ниже.

СМ. Ниже!

Сеть переменного тока

Во-первых, нам нужно знать, что СЕТЬ переменного тока находится под высоким напряжением 220 В или 110 В. Его номинальное напряжение намного выше, чем у аккумулятора. А также имеют разные формы сигнала.

Это называется переменным током (AC). Обычно генерируется вращением катушки в магнитном поле.

Сеть 50 Гц или 60 Гц (в США).

Опасно!

Не прикасайтесь к каким-либо частям этих цепей.Потому что вы можете быть поражены электрическим током . Хотя делает низкое напряжение. Мы не можем коснуться всего этого. Потому что он не использует изолированный трансформатор .

Почему сеть переменного тока опасна?

Наше тело может работать только от 60 до 80 В. Итак, любые перенапряжения, которые могут вызвать мгновенную смерть.

Сеть переменного тока Измерение

В нормальном режиме мы знаем, что напряжение в 0,707 раз превышает пиковое напряжение. Это называется среднеквадратичным напряжением. И пиковое напряжение (или ток) равно 1.В 41 раз больше среднеквадратичного значения.

Например, среднеквадратичное напряжение 220 В составляет 311 В (размах). Это очень высокое напряжение.

СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА опасна. Потому что напряжение слишком высокое.
Фактически это 311 В для 220 В переменного тока. или 345 В для 240 В.

Посмотрите на изображение


Линия поднимается на 311 В, затем падает на 311 В ниже «земли» 50 раз в секунду (частота 50 Гц). Тогда это вызовет ТЕКУЩИЙ ПОТОК через ваше тело и очень быстро убьет вас.

Базовая схема питания постоянного тока

См. Ниже.Это трансформаторная схема питания.

Базовая нерегулируемой цепи питания 12В 0,2А. Также мы назвали схему полупрямого выпрямителя.

Мы используем трансформатор для переключения с высокого переменного напряжения на более низкое. Смотрите в его символе. Между первичной и вторичной обмотками находится изоляция.

А имеет две линии, обозначающие магнитную цепь, которая существует между двумя обмотками.

Силовой трансформатор Четко разделите катушки. Таким образом, мы вполне защищены от поражения электрическим током.Но если использовать конденсатор вместо небольшого трансформатора

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ НА КОНДЕНСАТОРЕ

Если нейтраль подключена к 0В источника питания. Это не проблема.

Но что будет, если провода поменять местами.
Линия подключится к 0V как отверстие розетки в стене.

Если потрогать. Вы получите шок.

Опасности ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ НА КОНДЕНСАТОРНОМ ИСТОЧНИКЕ

Давайте узнаем об опасностях ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ НА КОНДЕНСАТОРЕ.И как это работает.

Какое выходное напряжение?

В нормальной цепи с подключенной нагрузкой выходное напряжение
источника питания с конденсаторным питанием падает только до 12 или 35 В. это

Но…

Когда нагрузка снимается, напряжение питания возрастает до 180 В, 311 В или 340 В. Это еще одна причина, почему они так ОПАСНЫ.

Простой расчет конденсатора

Все наши расчеты производятся с конденсаторами, кратными 0,1 мкФ.
Это упрощает вычисления.
Конденсатор 0,1 мкФ пропускает 7 мА при подключении к мосту. Или 3,5 мА, если только один диод (полупрямой выпрямитель).

И все значения уменьшаются вдвое для 110 В переменного тока.

Например. Вы используете 0,33 мкФ. Он будет пропускать 7 мА x 0,33 мкФ = 23,1 мА

Простейшая схема светодиодного дисплея сети переменного тока

Вот простейшие схемы светодиодного дисплея сети переменного тока. Или это блок питания с конденсатором FED, для которого требуется диод и красный светодиод.

Эти два элемента называются НАГРУЗКОЙ.

Конденсатор пропускает (заряжает) ток в одном направлении при повышении напряжения в сети.Затем он пропускает ток (разряжается) в обратном направлении, когда сеть падает.

Это синусоидальный сигнал, как указано выше.

Когда напряжение в сети растет, а выходная мощность источника питания возрастает. А когда 1,7в. Красный светодиод загорается, и это напряжение больше не повышается.

Итак, теперь конденсатор будет накапливать или заряжать напряжение около 309В. (Сеть переменного тока - ВЛЭД).

При падении напряжения в сети. Выход блока питания будет отрицательным. А когда он равен 0.7V отрицательный. диод предотвращает падение напряжения.

Затем конденсатор разряжается и начинает заряжаться в обратном направлении до 309В.

Красный светодиод показывает НАГРУЗКУ в одном направлении, а диод - нагрузку в другом направлении.

Полупериодный бестрансформаторный источник питания

Посмотрите на диаграмму ниже. Это основной полуволновой источник питания с конденсаторным питанием, показанный на схеме.

Каждые 0,1 мкФ емкости обеспечивают среднеквадратичное значение 7 мА.
В полуволновом питании конденсатор подает 3.5 мА RMS. Потому что ток теряется в нижнем диоде, когда он разряжает конденсатор.

Использование стабилитрона

См. Схему. Это только один стабилитрон вместо двух предыдущих. Это умный дизайн.

Почему?

Стабилитрон выходит из строя в обоих направлениях.
Сверху, на катоде ломается стабилитрон 12В. А
в обратную сторону пробивает на 0,7В.

Максимальная нагрузка составляет 12 В. И стабилитрон разрядит конденсатор.Чтобы подготовиться к следующему циклу.

Как это работает

Выходной ток 16 мА. Потому что конденсатор 0,47мкФ.

Когда подключаем нагрузку. Некоторый ток будет вытягиваться из стабилитрона и протекать через НАГРУЗКУ.

Это интересный момент.

  • Уменьшите сопротивление нагрузки. Тогда через нагрузку будет протекать больший ток. Пока не дойдет до 16 мА. Весь ток от конденсатора будет проходить только через нагрузку. Нет тока на диод Ценнера.
  • Увеличивайте нагрузку до тех пор, пока напряжение на ней не упадет до 11 В, 10 В, 9 В…. Но ток останется на уровне 16 мА. В конце концов, напряжение снизится до 1 В при 16 мА.
  • Но если нет нагрузки, весь ток от конденсатора будет проходить через стабилитрон.

Каков рейтинг стабилитрона?

Стабилитрон имеет номинальную мощность как резистор. Это количество тепла, от которого он избавляется, не становясь слишком горячим. Если он перегрет.В конце концов, его можно повредить. Мы должны правильно выбрать и настроить схему.

Часто мы видим 500 мВт и 1Вт.

Мы можем легко определить рассеиваемую мощность.

Его мощность составляет V x I

  • Во-первых, V - это напряжение стабилитрона. Это 12 В.


На каждые 0,1 мкФ схема выдает 3,5 мА.
Предположим, емкость конденсатора 0,47 мкФ = 16 мА.

Рассеиваемая мощность стабилитрона будет 12 × 16 = 200 мВт.
Мы можем использовать 500 мВт.Не будет слишком жарко.

Полуволновой источник питания с конденсатором и электролитическим фильтром

Как и другие источники постоянного тока. Если нам нужны низкие пульсации напряжения. Нам нужно добавить фильтр электролитического конденсатора.

Посмотрите:

Нам нужно добавить диод, чтобы предотвратить электролитический разряд во второй половине цикла.

Мы видим, что однополупериодный бестрансформаторный источник питания имеет то преимущество, что он прост, но дает низкий ток. Мы должны выбрать лучшую мостовую схему.Читать дальше.

Использование специального конденсатора

Мы должны использовать специальный тип конденсатора. И он должен быть рассчитан на тип 400 В переменного тока. И должен быть построен с материалами и изоляцией, чтобы не взорваться.

Эти специальные типы конденсаторов имеют обозначение X2.
Подойдет любой конденсатор. Но у некоторых произойдет короткое замыкание или взрыв без видимой причины.

X2 Capacitor

Потому что конденсатор заряжается и разряжается 100 или 120 раз в секунду.

Пленка и изоляция испытывают определенное напряжение.почему он должен быть прочно построен.

Хотя теоретически в конденсаторе нет потерь энергии, он немного нагревается из-за потерь.

Зарядка и разрядка сгруппированы как пульсирующий ток, и этот ток всегда вызывает небольшой нагрев.

Добавление

ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

Когда цепь включена. Мы не знаем, напряжение в сети равно нулю, небольшому положительному значению или полному 311В.

Если это 311В. Сначала для зарядки конденсатора будет протекать очень сильный ток.Это повредит светодиод.

Чем мы можем помочь?

Ограничьте этот ток. Мы добавляем резистор 470 Ом последовательно с линией переменного тока.

6 светодиодных индикаторов для сети переменного тока

См. Эту схему: 6 светодиодных индикаторов для сети переменного тока.
Если мы сможем добавить в схему больше светодиодов. Они ВСЕ будут светиться.

Мы не можем добавить сотни светодиодов. Поскольку, когда мы добавляем еще один светодиод, напряжение на комбинации увеличивается на 1,7 В.

И когда сумма станет 311в. Ни один из светодиодов не загорится.

Это потому, что разница в напряжении между сетевым напряжением и напряжением светодиода равна нулю.

Это плохая конструкция с использованием одного диода. Потому что светодиоды горят только на каждый полупериод.

Светодиоды включаются и выключаются очень быстро, и они тоже будут мигать. Это лучшая схема, если использовать МОСТ.

Мостовой бестрансформаторный источник питания

Работает как обычный мостовой источник питания постоянного тока. Мост - это набор из 4 диодов. Форма выходного сигнала называется Pulsating DC или «DC with Ripple».

В мостовой схеме можно использовать нижний конденсатор. Потому что это двухполупериодный выпрямитель.

Почему?

При использовании 0,1 мкФ выходной ток составляет 7 мА. Если мы используем 0,47 мкФ. Выходной ток? (0,47 мкФ x 7 мА) / 0,1 мкФ = 32,9 мА

Мост подает 2 импульса энергии в течение каждого цикла. И это приведет к 100 миганиям каждую секунду (50 Гц).
А если добавить еще светодиодов. Все они будут светиться.

Устранение мерцания

Если мы хотим устранить мерцание.На выходе нужен электролитический конденсатор. Это сохранит энергию во время пика и доставит ее при низком сетевом напряжении.

Посмотрите форму сигнала на цепи. Напряжение остается достаточно высоким, чтобы светодиод постоянно светился.

100 белых светодиодов на сети переменного тока

Вот 100 белых светодиодов Отображение на сети переменного тока. Эта схема проста и очень умна. Т.к. выпрямительные диоды не нужны. Мы используем светодиоды в выпрямителях.

Как?

Нам нужно использовать не менее 50 светодиодов в каждой цепочке и резистор 1 кОм.Чтобы предотвратить их повреждение из-за скачка напряжения. Если цепь включена на пике формы волны.

Резистор предназначен для пропускания сильного импульсного тока через одну из цепочек светодиодов, если цепь включается, когда сеть находится на пике.

Хотя мы можем добавить больше светодиодов в каждую цепочку, ток будет падать очень незначительно, пока в конечном итоге, когда у вас будет 90 светодиодов в каждой цепочке, ток станет нулевым.

Для 50 светодиодов в каждой цепочке общее характеристическое напряжение будет 180 В.Для каждого светодиода требуется от 3,3 до 3,6 В.

Каждый светодиод принимает пиковое значение менее 7 мА в течение полупериода, в котором он светится.

Все равно посмотрите резистор 1K. Понизится 7v. Потому что среднеквадратичный ток составляет 7 мА (7 мА x 1000 Ом = 7 В).

И его мощность составляет 7 В x 7 мА = 49 мВт

У вас должны быть светодиоды в обоих направлениях для зарядки и разрядки конденсатора.

5 светодиодных дисплеев с оптимальной схемой питания с питанием от крышки

Эта схема является лучшим источником питания с питанием от крышки для 5 светодиодных дисплеев.

В нем используются 4 диода (мостиковые диоды) для получения максимального тока от конденсатора 0,22 мкФ и электролитический для сглаживания любого мерцания.

38 СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА с бестрансформаторным питанием

Это пример практического использования светодиодных ламп. Это лампа из 38 светодиодов, использующая конденсаторный источник питания для освещения 38 белых светодиодов.

Общее напряжение на светодиодах составляет 38 x 3,6 = 138 В. Конденсатор емкостью 0,33 мкФ обеспечивает около 20 мА. При мощности около 4,4 Вт (220В x 20мА)

Бестрансформаторный источник питания с фиксированным напряжением

Вот схема питания трансформатора с регулируемым напряжением постоянного тока.

Смотрите в схеме. Эта умная конструкция использует 4 диода в мосте для создания источника питания с фиксированным напряжением, способного выдерживать ток 35 мА.

Все диоды (все типы диодов) являются стабилитронами. Все они выходят из строя при определенном напряжении. Дело в том, что силовой диод выходит из строя при напряжении 100 или 400 В, и его стабилитрон бесполезен.

Но если поставить 2 стабилитрона в мост с двумя обычными силовыми диодами, мост выйдет из строя при напряжении стабилитрона.

Вот что мы сделали.Если мы используем стабилитроны 18 В, на выходе будет стабилизированный источник питания 17 В 4.

Когда входящее напряжение сверху положительно, левый стабилитрон D1 обеспечивает ограничение 18 В. А другой стабилитрон (D2) дает падение 0,6 В.

Это позволяет правому стабилитрону пропускать ток, как обычный диод.

На выходе получается 17v4. То же и с другим полупериодом.

Ток устанавливается величиной конденсаторов C1 и C2 (параллельно). С мостового выпрямителя ток составляет 7 мА на каждый 0.1 мкФ. Итак, у нас есть емкость 1u. Итак, схема будет выдавать 70 мА. но он будет выдавать только 35 мА до того, как выходной сигнал упадет.

Конденсаторы C1 и C2 должны соответствовать классу X1 или X2.

Резистор R1, 10 Ом - это предохранительный резистор.

Проблема с этим источником питания в том, что он убьет вас, поскольку ток будет проходить через диод и быть смертельным. если вам нужно коснуться отрицательной шины (или положительной шины) и любого заземленного устройства, такого как тостер, чтобы убить.

Единственное решение заключено с этой схемой в коробку без выходов.

Бестрансформаторный источник питания 9 В постоянного тока

Это источник питания 9 В постоянного тока без трансформатора, это простая схема и небольшой размер.

Из принципа выше. Пробуем установить эту схему.

Выходное напряжение такое же, как падение напряжения на стабилитроне -ZD1.

Можно найти ток 7 мА для конденсатора 0,1 мкФ. Должно быть 70мА.Но некоторые токи падают с R4 на R6 (параллельно). Выходной сигнал на 35 мА ниже фиксированного напряжения 9 В. Таким образом, мы можем использовать это вместо батареи 9 В.

Если вам нравится эта схема, посмотрите: Сирена переменного тока без трансформатора

Заключение

Мы видим, что бестрансформаторные источники питания очень полезны и популярны. Особенно в светодиодных лампах. Но хотелось бы особо отметить безопасность. Всегда на первом месте.

Примечание:
Хотя раньше я использовал такой тип схемы питания.В технике китайского производства.

Им интересуются многие друзья. Так что я учился во многих местах. Я нашел, что мистер Колин Митчелл описал это очень легко для понимания.
Спасибо. Источник http://www.talkingelectronics.com/

Читать дальше: Бестрансформаторный источник питания 5 В

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Конструкция, работа и ее типы

В обычных электронных продуктах источник питания постоянного тока преобразует переменное напряжение в небольшое постоянное напряжение с помощью понижающего трансформатора.Импульсный источник питания или понижающий трансформатор преобразует более высокое переменное напряжение в более низкое переменное напряжение, а затем в желаемое низкое напряжение постоянного тока. Этот процесс имеет главный недостаток, заключающийся в том, что он будет стоить дорого и потребует больше места во время производства и проектирования продукта. Итак, чтобы преодолеть эти недостатки, используется бестрансформаторный блок питания. Это не что иное, как блок питания на основе переключателя. В данной статье описан бестрансформаторный блок питания на 12 В.

Что такое бестрансформаторный источник питания?

Определение: Бестрансформаторный источник питания преобразует высокое входное напряжение переменного тока (120 В или 230 В) в желаемое выходное низкое напряжение постоянного тока (3 В или 5 В или 12 В) с низким выходным током в миллиамперах.Он используется в маломощных электронных устройствах, таких как светодиодные лампы, игрушки и бытовая техника. Это рентабельно и требует меньше места.


Принцип работы

Основной принцип работы бестрансформаторного источника питания - это схема делителя напряжения, которая преобразует однофазное высокое напряжение переменного тока в желаемое низкое напряжение постоянного тока без использования трансформатора и катушки индуктивности. Вся концепция этого источника питания включает выпрямление, деление напряжения, регулировку и ограничение бросков тока.Принципиальная схема бестрансформаторного источника питания представлена ​​ниже.

Принципиальная электрическая схема бестрансформаторного источника питания

Однофазное высокое напряжение переменного тока (120 В или 230 В) преобразуется в низкое постоянное напряжение (12 В, 3 В или 5 В). Диоды используются для выпрямления и регулирования желаемого постоянного напряжения. Конденсатор, подключенный последовательно с переменным током, ограничивает прохождение переменного тока из-за его реактивного сопротивления. Он контролирует поток тока до определенного значения в зависимости от его типа.

Обычно в этом источнике питания используется конденсатор класса X.Резистор используется для отвода избыточной энергии в виде тепла и тока. Диоды используются для выпрямления высокого напряжения переменного тока в низкое напряжение постоянного тока. Схема мостового выпрямителя снимает отрицательное напряжение и стабилизирует пиковое напряжение в процессе выпрямления. Стабилитрон используется для удаления пульсаций и регулирования напряжения. Светодиод подключается для проверки цепи.

Конструкция / конструкция бестрансформаторного источника питания

Конструкция этого источника питания очень проста.В нем используется неполяризованный конденсатор 225 кОм / 400 В, подключенный последовательно к основному напряжению питания переменного тока и подключенный параллельно к резистору 470 кОм / 1 Вт для разрядки тока (цепь отключена) и предотвращения поражения электрическим током. Конденсатор поддерживает постоянный ток тока благодаря своему реактивному сопротивлению. Так как реактивное сопротивление конденсатора больше сопротивления резистора. Конденсатор класса X используется для снижения тока, а его рабочее напряжение составляет от 250 до 600 В.

Мостовая выпрямительная схема с 4 диодами для выпрямления.Он рассчитан на переменный ток и постоянный ток (от 220 до 310 В постоянного тока). Конденсатор C2 470мкФ / 100В используется для фильтрации. Он удаляет пульсации из полученного выходного напряжения и поддерживает пиковое напряжение. Стабилитрон используется в качестве регулятора для преобразования в желаемое напряжение постоянного тока (5 В, 3 В или 12 В) в зависимости от области применения. Резистор R3 220 Ом / 1Вт предназначен для ограничения броска тока и действует как ограничивающий ток резистор.

Схема бестрансформаторного источника питания

Принципиальная схема этого источника питания показана ниже.Схема бестрансформаторного источника питания

Этот тип источника питания преобразует высокое переменное напряжение в низкое постоянное напряжение без использования трансформатора и индуктора. Он в основном используется в электронных устройствах малой мощности. Использование бестрансформаторного источника питания снижает стоимость электронных продуктов и занимает меньше места при производстве и проектировании. Они доступны в небольшом размере и небольшом весе по сравнению с трансформаторными или импульсными источниками питания. Основным недостатком этого типа является отсутствие развязки между входом и выходом высокого напряжения переменного тока, что приводит к сбоям и проблемам безопасности в цепи.

Типы бестрансформаторных источников питания

Доступны два типа, включая следующие.

Резистивный бестрансформаторный источник питания

Резистор используется параллельно резистору, понижающему напряжение, для сброса избыточной энергии в виде тепла. Он ограничивает избыточный ток за счет своего сопротивления. Резистор падения напряжения рассеивает мощность. Используется резистор с удвоенной номинальной мощностью, потому что на нем рассеивается больше мощности.

Емкостный бестрансформаторный источник питания

он более эффективен, так как тепловыделение и потери мощности низкие.В этом типе конденсатор класса X на 230 В, 600 В или 400 В подключается последовательно к сети для падения напряжения и действует как конденсатор падения напряжения.

Основное различие между резистивным и емкостным типами состоит в том, что избыточная энергия рассеивается в виде тепла на резисторе падения напряжения, а в емкостном типе избыточное напряжение падает на резисторе падения напряжения без какого-либо рассеивания тепла и потерь энергии

Бестрансформаторный блок питания 12В

На приведенной выше схеме представлен бестрансформаторный блок питания 12В.Это не что иное, как преобразование основного переменного напряжения 220 В в напряжение постоянного тока 12 В с использованием конденсатора, резистора, мостового выпрямителя и стабилитрона. Как видно из рисунка выше, C1 используется в качестве конденсатора X-класса для падения высокого переменного напряжения. Мостовой выпрямитель (D1, D2, D3, D4) преобразует переменный ток в постоянный посредством выпрямления. Он преобразует 230 В переменного тока в высокий уровень 310 В постоянного тока из-за пикового среднеквадратичного значения в сигнале переменного тока. Конденсатор C2 удаляет пульсации из полученного напряжения постоянного тока.

Резистор R1 снимает накопленный ток при отключении цепи.Резистор R2 ограничивает прохождение избыточного тока и используется для ограничения броска тока. Стабилитрон используется для снятия пикового обратного напряжения, стабилизации и регулирования выходного постоянного напряжения до 12 В. К цепи подключается светодиод, чтобы проверить, работает он или нет. Вся схема защищена противоударным корпусом, чтобы избежать поражения электрическим током и повреждений. Для изоляции от основного источника переменного тока на входе источника питания можно подключить небольшой изолированный трансформатор.

Приложения

Приложения бестрансформаторного источника питания 12 В включают маломощные и недорогие приложения, такие как

  • Мобильные зарядные устройства
  • Светодиодные лампы
  • Электронные игрушки
  • Аварийное освещение
  • Схемы делителя и регулятора напряжения
  • Телевидение приемники
  • Аналого-цифровые преобразователи
  • Телекоммуникационные системы
  • Цифровые системы связи и т. д.

Итак, это все о бестрансформаторных источниках питания 12 В: определение, теория, конструкция, типы и применения. Вот вам вопрос: «Каковы преимущества и недостатки бестрансформаторного источника питания»

% PDF-1.4 % 625 0 объект > эндобдж xref 625 78 0000000016 00000 н. 0000001929 00000 н. 0000002186 00000 н. 0000002338 00000 н. 0000002377 00000 н. 0000002434 00000 н. 0000002499 00000 н. 0000004450 00000 н. 0000005097 00000 н. 0000005331 00000 п. 0000005398 00000 н. 0000005497 00000 н. 0000005591 00000 н. 0000005696 00000 п. 0000005756 00000 н. 0000005867 00000 н. 0000005927 00000 н. 0000006039 00000 н. 0000006198 00000 н. 0000006360 00000 н. 0000006523 00000 н. 0000006644 00000 н. 0000006766 00000 н. 0000006916 00000 н. 0000007058 00000 н. 0000007201 00000 н. 0000007347 00000 н. 0000007460 00000 п. 0000007594 00000 н. 0000007735 00000 н. 0000007856 00000 н. 0000008004 00000 н. 0000008147 00000 н. 0000008291 00000 н. 0000008405 00000 н. 0000008542 00000 н. 0000008683 00000 н. 0000008778 00000 н. 0000008872 00000 н. 0000008965 00000 н. 0000009058 00000 н. 0000009152 00000 п. 0000009246 00000 н. 0000009340 00000 п. 0000009434 00000 н. 0000009528 00000 н. 0000009622 00000 н. 0000009716 00000 н. 0000009810 00000 п. 0000009977 00000 н. 0000010295 00000 п. 0000010449 00000 п. 0000010554 00000 п. 0000010576 00000 п. 0000011465 00000 п. 0000011487 00000 п. 0000012152 00000 п. 0000012174 00000 п. 0000012284 00000 п. 0000012993 00000 п. 0000013015 00000 п. 0000013907 00000 п. 0000013929 00000 п. 0000014046 00000 п. 0000014159 00000 п. 0000015170 00000 п. 0000015192 00000 п. 0000015298 00000 п. 0000016189 00000 п. 0000016211 00000 п. 0000017287 00000 п. 0000017309 00000 п. 0000017549 00000 п. 0000021414 00000 п. 0000021619 00000 п. 0000021698 00000 п. 0000004491 00000 н. 0000005075 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 626 0 объект > эндобдж 627 0 объект a_

Бестрансформаторный БП, стоит ли? - Developpa

Когда дело доходит до конструкции источника питания, который должен преобразовывать сетевое напряжение переменного тока в фиксированное постоянное напряжение, обычно считается, что для достижения этой цели требуется трансформатор.В этой статье будет представлена ​​другая альтернатива, и, что более важно, она будет смоделирована и сравнена со стандартным трансформаторным решением с точки зрения стоимости, размера и производительности.

Теория

Популярным способом понижения напряжения, который используется повсеместно в приложениях низкого напряжения / тока, является делитель напряжения.

Бестрансформаторный источник питания использует этот принцип для понижения напряжения до желаемого уровня, но вместо резистора в нем используется конденсатор с номиналом X, который использует свойство, называемое реактивным сопротивлением.

Реактивное сопротивление конденсатора - это значение сопротивления, которое конденсатор будет показывать последовательно для определенной частоты и номинала конденсатора. Следовательно, выбрав номинал конденсатора, мы можем рассчитать реактивное сопротивление по формуле:

Rx = 1 / (2 * pi * f * C)

Поскольку цепь подключена к сети переменного тока, важно использовать конденсатор класса X. Конденсатор класса X специально разработан, чтобы выдерживать скачки высокого напряжения и избегать короткого замыкания между пластинами в случае разрыва конденсатора.

необходимо использовать конденсатор класса X

Обратите внимание, что в этой статье основное внимание уделяется моделированию бестрансформаторного источника питания и его сравнению с трансформаторным блоком питания. Если вам нужно более подробное объяснение лежащей в основе теории, пожалуйста, ознакомьтесь с этой статьей на Hackaday и CircuitDigest.

Конструкция бестрансформаторного БП

Блок питания будет иметь следующие конструктивные характеристики

  • Понизьте уровень и преобразуйте 220 В переменного тока / 50 Гц в 12 В постоянного тока
  • Блок питания должен обеспечивать подачу тока до 75 мА на нагрузку

Схема

Следующая топология схемы была взята из различных справочных материалов:

V1: максимальная амплитуда 220 В * SRQT (2) при 50 Гц

R4: спускной резистор для разряда конденсатора при отключении переменного тока

R3 и R2: токоограничивающие резисторы

D1-D4: Дискретный мостовой выпрямитель для преобразования сигнала переменного тока в напряжение постоянного тока

C2: конденсатор большой емкости для сглаживания выходного напряжения выпрямителя

D5: стабилитрон 12 В для предотвращения подачи более высокого напряжения на нагрузку

Если вы действительно хотите понять, как работает эта схема, я предлагаю загрузить LTSPice, файл моделирования, и попробовать изменить параметры компонентов.

Выбор конденсатора класса X C1

Чтобы обеспечить достаточный ток для нагрузки, нам необходимо теоретическое реактивное сопротивление:

Rx = 220 В / 0,075 A

Rx = 2933,33 Ом

Следовательно, нам нужна емкость:

C = 1 / (2 * пи * 50 Гц * 2933,33 Ом)

C = 1,085 мкФ

Для моделирования будет выбрано значение 2,2 мкФ с теоретическим реактивным сопротивлением:

R = 1 / (2 * пи * 50 Гц * 2.2 мкФом)

R = 1445 Ом

Симуляторы

Вышеупомянутая схема была смоделирована с использованием LTSpice в двух различных условиях: при максимальной нагрузке и при низком токе (5 мА). Были исследованы три разные точки: VCC (ожидаемое 12 В), I (R1), который представляет собой ток нагрузки, и ток, проходящий через стабилитрон I (D5).

Макс.нагрузка (75 мА)

Низкий ток (5 мА)

Анализ моделирования

Как видно из приведенных выше графиков, блок питания может выдавать до 75 мА при 12 В.2 = 0,8 Вт

R4_pdis = ~ R2_pdiss

Сравнение со штатным трансформаторным БП

На основе данных, полученных в результате моделирования, можно выбрать коммерческие компоненты у поставщика, чтобы сравнить стоимость и размер двух различных решений.

Стоимость

Компоненты, которые присутствуют в обоих решениях, не будут указаны, например, конденсатор большой емкости C2.

Все цены действительны на 22.08.18 на Digikey за 1000 единиц

Бестрансформаторная спецификация

C1 - EMI SUPP MP X2 RAD 310VAC 2.2UFX2 - 0,73 $ / шт.

R2 - RES 100 OHM 1W 5% AXIAL– 0,023 $ / шт.

R3 - RES 100 OHM 1W 5% AXIAL– 0,023 $ / шт.

R4 - RES 470K OHM 1 / 2W 5% CF MINI - 0,01 $ / шт.

D5 - ДИОДНЫЙ ЗЕНЕР 12V 1.25W DO214AC - 0,11 $ / шт.

Итого = 0,9 $ / шт.

Спецификация трансформатора

T1 - ПРОХОДНОЕ ОТВЕРСТИЕ, ЛАМИНИРОВАННОЕ XFRMR 2,4 ВА - 2,7 $ / шт.

Итого = 2,7 $ / шт.

Космос

Пространство на печатной плате немного относительное, так как оно зависит от того, как вы размещаете и с какой стороны компоненты, ширина дорожек и максимальная высота компонентов.Для этого сравнения мы просто просуммируем общую площадь компонентов, используемых в 2D-плоскости.

Бестрансформаторный

C1 = 26 мм * 13 мм = 338 мм2

R2 и R3 = (2,4 * 6,3) мм * 2 = 30,24 мм2

R4 = 2,3 мм * 6,5 мм = 14,95 мм2

D5 = 4,5 мм * 2,5 мм = 11,25 мм2

Общая площадь = 395 мм2

Трансформатор

T1 = 34,93 мм * 28,58 мм = 1000 мм2 = общая площадь

Производительность

В этом разделе анализируются компромиссы бестрансформаторного источника питания по сравнению с трансформаторным решением

Рассеивание и КПД

Бестрансформаторная схема имеет серьезные проблемы с рассеиванием и эффективностью.

Как было вычислено выше, различные компоненты, включая резисторы и стабилитрон, могут рассеивать до 1 Вт каждый. Помимо того факта, что компоненты будут постоянно нагреваться, что уменьшит их срок службы, особенно стабилитрон, мы имеем следующую ситуацию с точки зрения эффективности:

Наша нагрузка 12 В и 0,075 А потребляет 0,9 Вт, однако для того, чтобы схема могла подавать этот ток и напряжение, она должна рассеивать как минимум в 3 раза больше мощности, чем требуется для схемы в других компонентах (R2, R3 и D1)!

Для сравнения, обычный трансформатор будет иметь КПД только от 90% до 95%.

Заключение

В следующей таблице обобщены результаты, обсужденные выше:

[идентификатор таблицы = 1 /]

Как видно из таблицы, бестрансформаторный блок питания определенно дешевле и может быть сконструирован меньше и легче, чем трансформаторный блок питания.

Однако он требует высокой производительности и эффективности, поскольку постоянно рассеивает значительное количество энергии.

Таким образом, идеальное применение такого источника питания может быть на устройстве, которое работает при низкой температуре окружающей среды (ниже 25 ° C) и имеет доступ к достаточному количеству энергии.Датчик установлен где-то в Исландии на геотермальной электростанции? Может быть.

Вы раньше создавали бестрансформаторный блок питания? Поделитесь своими проблемами и открытиями!

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

ВЫШЕУКАЗАННАЯ ЦЕПЬ НЕ БЫЛА СОЗДАНА И НЕ ИСПЫТАНА, И НЕТ ГАРАНТИИ, ЧТО ОНА БУДЕТ РАБОТАТЬ.

ЕСЛИ ВЫ РЕШАЕТЕ СОЗДАТЬ ЕГО НА СВОЙ СОБСТВЕННЫЙ РИСК, БУДЬТЕ ВНИМАТЕЛЬНЫ С НАПРЯЖЕНИЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ПОДСОЕДИНИТЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ ПОСЛЕ ПИТАНИЯ!

Список литературы

Шокирующая правда о бестрансформаторных источниках питания - Hackaday

Бестрансформаторный источник питания - CircuitDigest

18 В трансформатор без блока питания

Источник питания без трансформатора 18 В, В этой статье я собираюсь обсудить, как разработать недорогой источник питания.Линейные блоки питания содержат трансформатор. Трансформатор - дорогостоящий компонент по сравнению со всеми остальными частями линейных источников питания. В этой статье вы узнаете, как спроектировать блок питания на 18 В и 40 мА без использования трансформатора. вы можете использовать этот блок питания для проектов с низким энергопотреблением. Для питания микроконтроллеров и тестирования компонентов с низким энергопотреблением. Я уже размещал одну статью о бестрансформаторном питании микроконтроллеров. Вы также можете проверить это, перейдя по следующей ссылке:

Бестрансформаторный источник питания для микроконтроллеров

Что такое бестрансформаторный блок питания:

Многие люди также называют бестрансформаторную мощность источником питания с конденсатором.Конденсатор Beasue используется между источником высокого и низкого напряжения. Сторона высокого напряжения - это основной источник переменного тока и вход для бестрансформаторного источника питания. Конденсаторный источник питания использовать очень рискованно.

Принципиальная схема бестрансформаторного блока питания:

Принципиальная схема бестрансформаторного блока питания 18 В и 40 мА приведена ниже.

Блок питания без трансформатора

В этом проекте используются четыре диода. Два диода - стабилитроны, а два других - выпрямительные.Выпрямительные диоды используются для преобразования переменного напряжения в пульсирующее постоянное напряжение. Используются два стабилитрона на 18 вольт, которые создают пульсирующее выходное напряжение на выходе полного моста не более 18 вольт. Благодаря этим двум стабилитронам выходное напряжение никогда не будет выше 18 вольт. Стабилитроны используются в качестве стабилизатора.

Резистор

10 Ом используется в качестве резистора предохранителя в качестве токоограничивающего резистора с комбинацией двух конденсаторов 0,47 мкФ, который действует как генератор. Конденсатор 100 мкФ используется для фильтрации пульсирующего переменного напряжения и обеспечения постоянного постоянного напряжения на выходе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *