Понадобился мне блок питания для самодельной мини-дрели, сделанной из моторчика на 17 Вольт. Пересмотрел много схем различных БП, но во всех использовался трансформатор, которого у меня нету, а покупать как-то неохота. Тогда решил поступить проще и собрать бестрансформаторный блок питания на данное напряжение – 17 Вольт. Схема довольно простая, на такой готовый блок питания нужно подавать 220 вольт переменного напряжения, короче питать схему от розетки, а на выходе мы получаем 17 вольт постоянного напряжения. Обычно источники питания такого типа применяют во всяких небольших бытовых вещах, например в фонарике с аккумулятором, в качестве зарядного, где нужен небольшой ток, до 150 mA или в электробритвах.Принципиальная схема бестрансформаторного блока питания
|
Бестрансформаторные Схемы Питания
Без трансформаторная Концепция ЭлектропитанияБез трансформаторная концепция работает с использованием высоковольтного конденсатора для снижения переменного тока сети до требуемого более низкого уровня, необходимого для подключенной электронной схемы или нагрузки.
Спецификация этого конденсатора выбрана с запасом. Пример конденсатора, который обычно используется в схемах без трансформаторного питания, показан ниже:
Этот конденсатор соединен последовательно с одним из входных сигналов переменного напряжения АС.
Когда сетевой переменный ток входит в этот конденсатор, в зависимости от величины конденсатора, реактивное сопротивление конденсатора вступает в действие и ограничивает переменный ток сети от превышения заданного уровня, указанным значением конденсатора.
Однако, хотя ток ограничен, напряжение не ограниченно, поэтому, при измерении выпрямленного выхода без трансформаторного источника питания, обнаруживаем, что напряжение равно пиковому значению сети переменного тока , это около 310 В.
Но поскольку ток достаточно понижен конденсатором, это высокое пиковое напряжение стабилизируется с помощью стабилитрона на выходе мостового выпрямителя.
Мощность стабилитрона должна быть выбрана в соответствии с допустимым уровнем тока конденсатора.
Преимущества использования без трансформаторной схемы питания
Дешевизна и при этом эффективность схемы для маломощных устройств.
Без трансформаторная схема питания, описанная здесь, очень эффективно заменяет обычный трансформатор для устройств, мощностью тока ниже 100 мА.
Здесь высоковольтный металлизированный конденсатор использован на входном сигнале для понижения тока сети
Схема показанная выше может быть использована как источник электропитания DC 12 В для большинства электронных схем.
Однако, обсудив преимущества вышеописанной конструкции, стоит остановиться на нескольких серьезных недостатках, которые может включать в себя данная концепция.
Недостатки без трансформаторной схемы питания
Во-первых, цепь неспособна произвести сильнотоковые выходы, что не критично для большинства конструкций.
Другим недостатком, который, безусловно, требует некоторого рассмотрения, является то, что концепция не изолирует цепь от опасных потенциалов сети переменного тока.
Этот недостаток может иметь серьезные последствия для конструкций связанных с металлическими шкафами, но не будет иметь значения для блоков, которые имеют все покрыты в непроводящем корпусе.
И последнее, но не менее важное: вышеупомянутая схема позволяет скачкам напряжения проникать через нее, что может привести к серьезному повреждению цепи питания и самой схемы питания.
Однако в предложенной простой без трансформаторной схеме питания этот недостаток был разумно устранен путем введения различных типов стабилизирующих ступеней после мостового выпрямителя.
Этот конденсатор основывает мгновенные высоковольтные пульсации, таким образом эффективно защищая связанную электронику с ним.
Как схема работает
1. Когда сетевой вход сети переменного тока включен, конденсатор C1 блокирует вход сетевого тока и ограничивает его до более низкого уровня, определенного значением реактивного сопротивления C1. Здесь можно примерно предположить, что он составляет около 50 мА.
2. Однако напряжение тока не ограничено, и поэтому 220V может находиться на входном сигнале позволяя достигнуть последующий этап выпрямителя тока .
4. DC 310V быстро уменьшен к низкоуровневому DC стабилитроном, который шунтирует его к значение согласно номинала стабилитрона. Если используется 12V стабилитрон, то и на выходе будет 12 вольт.
5. C2 окончательно фильтрует DC 12V с пульсациями, в относительно чистый DC 12V.
Пример схемы
Цепь драйвера показанная ниже управляет лентой менее 100 светодиодов (при входном сигнале 220В), каждый светодиод рассчитан на 20мА, 3.3 В 5мм:
Здесь входной конденсатор 0.33 uF / 400V выдает около 17 ма, что примерно правильно для выбранной светодиодной ленты.
Поэтому для 2 лент включенных в параллель требуемое значение будет 0.68 uF/400V, для 3 лент заменить на 1uF / 400V. Аналогично для 4 лент должно быть обновлено до 1.33 uF / 400V, и так далее.
Важно: хотя не показан ограничивающий резистор в схеме, было бы неплохо включить резистор 33 Ом 2 Вт последовательно с каждой светодиодной лентой, для дополнительной безопасности. Можно вставить в любом месте последовательно с отдельными лентами.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВСЕ ЦЕПИ, УПОМЯНУТЫЕ В ЭТОЙ СТАТЬЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ВСЕ СЕКЦИИ ЦЕПИ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫ ДЛЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Источник (Source)
Когда мы имеем дело с устройствами, которые работают от источника питания с малым напряжением, у нас обычно есть несколько вариантов как их запитать. Помимо простых, но дорогих и громоздких трансформаторов можно использовать бестрансформаторный блок питания.
Например, можно получить 5 вольт из 220 вольт с применением гасящего резистора или используя реактивное сопротивление конденсатора. Однако, такое решение, подходит только для устройств, которые имеют очень малый ток потребления. Если нам нужен больший ток, например, для питания светодиодной цепи, то здесь мы столкнемся с ограничением по производительности.
Если какое-либо устройство потребляет большой ток и принципиально необходимо запитать его от сети 220 вольт, то есть одно оригинальное решение. Оно состоит в использовании для питания только части синусоиды во время ее роста и падения, т.е. в тот момент, когда напряжение сети будет равным или меньше, требуемого значения.
Описание работы бестрансформаторного блока питания
Особенность схемы заключается в управление моментом открытия транзистора MOSFET — VT2 (IRF830). Если текущее значение входного сетевого напряжения ниже, чем напряжение стабилизации стабилитрона VD5 минус падение напряжения на резисторе R3, то транзистор VT1 будет закрыт. Благодаря этому через резистор R4 идет положительное напряжение на транзистор VT2, в результате чего он находится в открытом состоянии.
Через транзистор VT2 в данный момент протекает ток и текущее значение сетевого напряжения заряжается конденсатор С2. Конечно, напряжение в сети падает до нуля, поэтому необходимо в цепь включить диод VD7, который препятствует разряду конденсатора обратно в схему блока питания.
Когда входное напряжение сети превышает пороговое, проходящий через стабилитрон VD5 ток приводит к открытию транзистора VТ1. Транзистор своим коллектором шунтирует затвор транзистора VT2, в результате VТ2 закрывается. Таким образом, конденсатор С2 заряжается только необходимым напряжением.
Регулируемый блок питания KORAD KA3005DПростая и интуитивная работа, быстрый и точный выбор напряжения и тока…
Регулируемый блок питания на LM317
Диапазон выходного напряжения 1,25…37В. Высокая стабильность…
Блок питания 0…30 В / 3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Мощный транзистор VТ2 открывается только при низком напряжении, так что его общая рассеивающая мощность в схеме очень мала. Безусловно, стабильность работы блока питания зависит от управляющего напряжения стабилитрона, поэтому, например, если мы хотим питать схему с микроконтроллером, то выход необходимо дополнить небольшим линейным стабилизатором.
Резистор R1 защищает цепь и уменьшает скачок напряжения при первом включении. Стабилитрон VD6 ограничивает максимальное напряжение на управляющем электроде транзистора VT2 в районе 15 вольт. Естественно при переключении транзистора VТ2 возникают электромагнитные помехи. Чтобы избежать передач помех в электросеть, во входной цепи используется простой LC фильтр, состоящий из L1 и С1 компонентов.
Предупреждение: Поскольку схема напрямую связана с электросетью, то есть не имеет гальванической развязки, необходимо соблюдать крайнюю осторожность при наладке и эксплуатации устройства.
Источник
Материалы:
- Светодиодная матрица 12 В 5 Вт.
- 4 диода 1N4007;
- керамический конденсатор 1 мкФ, напряжение не ниже 400 В;
- 1 резистор в промежутке 300 кОм – МОм;
- конденсатор 220 мкФ 25 В;
- электрокабель с вилкой.
Сборка бестрансформаторного источника
Для начала нужно спаять между собой 4 диода 1N4007, по схеме как на фото. Обратите внимание на полярность. Важно, чтобы направление анода и катода были как на фотографии. Начинающим любителям радиотехники нужно просто ориентироваться по серой полоске по окружности корпуса диода. Как видно одна пара из них соединяются полоской к полоске, а вторая темными сторонами. Соответственно между собой пары спаяны полоса к однотонной стороне.
У конденсатора 220 мкФ 25 В нужно разогнуть контакты и припаять их к рамке из диодов. На его корпусе имеется продольная полоса. Противоположный к ней электрод паяется к контактам диодов соединенных полоска к полоске. Примыкающий до метки контакт скрепляется соответственно с диодами со стороны противоположной до полос.
Далее к имеющейся схеме припаивается одним усиком керамический конденсатор 1 мкФ (105J). Для этого его следует расположить по левую руку и повернуть маркировкой к себе.
Между усиками керамического конденсатора впаивается резистор 1 МОм. В нем нет полярности, поэтому его можно расположить любой стороной. Этот резистор нужен для разряда конденсатора, когда питание отключено от всей цепи.
К схеме подключается потребитель. В данном случае используется светодиодная матрица на 12 В и 5 Вт.
Чтобы он светил, нужно соблюсти полярность. Минус присоединяется к электродам со стороны полоски на конденсаторе 220 мкФ 25 В. Плюс паяется напротив.
Чтобы запитать схему от сети 220В нужно присоединить двухжильный кабель с вилкой. Одна жила паяется к электроду керамического конденсатора и резистора, а вторая к незадействованной противоположной части рамки из диодов.
Включаем в сеть.
Работает отлично.
Важно! Техника безопасности
Это очень дешевый в изготовлении источник для питания светодиодов и их матриц, но он имеет один очень существенный недостаток: к нему нельзя прикасаться, чтобы не получить разряд в 220 В, так как вся схема не имеет гальванической развязки. Поэтому не всем может подойти эта самоделка.
Готовый источник необходимо разместить в коробе из диэлектрического материала. Во время работы запрещается дотрагиваться даже до светодиодной матрицы, учтите это обязательно.
Смотрите видео
Бестрансформаторные источники питания проще в изготовлении и дешевле, чем трансформаторные, однако они представляют определённую опасность для жизни человека при налаживании, ремонте и в эксплуатации. Неосторожное прикосновение одновременно ктоковедущей части и к заземлённой поверхности может окончиться весьма плачевно.
Схемы без гальванической развязки применяют в тех конструкциях, где не требуется постоянное присутствие человека или обеспечена надёжная изоляция от поражения током. Стоит отметить, что использовать такие источники питания целесообразно только при небольших токах нагрузки, так как в противном случае размеры и стоимость нужных компонентов растут очень быстро.
Различают следующие разновидности бестрансформаторных блоков питания:
- с балластным резистором во входной цепи;
- с балластным конденсатором во входной цепи;
- с импульсным неизолированным AC/DC-преобразователем.
Балластными резисторами и конденсаторами гасится излишек сетевого напряжения. Соответственно резисторы должны быть рассчитаны на большую мощность рассеяния, а конденсаторы должны быть плёночными, например, К73-17, желательно с рабочим напряжением не менее 630 В. Запас нужен, потому что допустимое переменное напряжение КАС на частоте 50 Гц у данного класса конденсаторов значительно меньше допустимого постоянного напряжения KDC (Табл. 6.2).
Схемы балластного типа «не любят» частых включений/выключений, поскольку в начальный момент времени возникают всплески напряжения. Если имеется возможность, то лучше вообще обойтись без сетевого тумблера, что значительно продлит ресурс работы устройства. Оптимальная сфера применения балластных схем — маломощные приборы с круглосуточным режимом функционирования.
Импульсные сетевые бестрансформаторные преобразователи напряжения носят название AC/DC («переменное» АС в «постоянное» DC). Они обеспечивают высокий КПД и малые габариты, но генерируют импульсные помехи достаточно высокой частоты и амплитуды. Кроме того, микросхемы, применяемые в этих преобразователях, к числу дешёвых и широкораспространённых не относятся.
На Рис. 6.3, а…м показаны схемы бестрансформаторного питания с балластными резисторами и конденсаторами, а на Рис. 6.4, а…г — с микросхемами импульсных AC/DC-преобразователей.
Рис. 6.3. Схемы бестрансформаторного питания с балластными элементами (начало):
а) диоды VD1…VD4 должны выдерживать обратное напряжение не менее 400 В. Резисторы Rl, R2 являются балластными для стабилитрона VD5. Сопротивление резистора R3 выбирается так, чтобы выходное напряжение не превышало +5.25 В при любом токе нагрузки. ФНЧ на элементах C1, R3, С2 сглаживает сетевые пульсации удвоенной частоты 100 Гц;
б) аналогично Рис. 6.3, а, но параллельные балластные резисторы заменяются последовательно включёнными резисторами RL..R3, RС-фильтр заменяется LC-фильтром LI, C1, а также добавляется предохранитель FUI. Максимально допустимый ток через дроссель LI должен быть с запасом больше, чем ток нагрузки;
в) полная классическая схема источника питания с балластным конденсатором C1. Резистор R1 ограничивает начальный ток заряда конденсатора С2 и является обязательным в подобных схемах. Резистор R2 быстро разряжает конденсатор C1 после отключения вилки от сети 220 В. Сборка диодов VD1 выпрямляет напряжение и может быть заменена двумя диодами типа 1 N4004… 1 N4007. Конденсатор С2 сглаживает сетевые пульсации, а конденсатор C3 устраняет ВЧ-помехи. Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона VD2 и тока нагрузки;
г) питание от трёхфазной сети через балластные резисторы RL..R3. Стабилитрон VD4 нужен, чтобы микросхема DA1 не вышла из строя от высокого входного напряжения при обрыве нагрузки в цепи +5 В или при резком снижении тока потребления;
Рис. 6.3. Схемы бестрансформаторного питания с балластными элементами (продолжение):
д) стабилитроны VD3, VD4 имеют повышенную мощность рассеяния 1…3 Вт и выполняют предварительное ограничение напряжения. Стабилизатор на микросхеме DA I обеспечивает выходное напряжение;
е) двухполупериодный выпрямитель с диодным мостом VD1 и светодиодной индикацией наличия питания. Резистор R3 определяет ток в нагрузке, а также яркость свечения индикатора HLI. Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона VD2 и тока нагрузки;
ж) двухполярный источник питания. Для полной симметрии схемы желательно обеспечить одинаковые токовые нагрузки по цепям +5 и -5 В;
з) разделение выходного напряжения на две отдельные ветви для исключения взаимных помех, например, для питания МК и для управление тиристором. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение на уровне +5.6 В. Диоды VD2, VD3 снижают его до +4.8…+5 В в каждом канале;
Рис. 6.3. Схемы бестрансформаторного питания с балластными элементами (окончание):
и) получение двух напряжений от одного источника питания. Суммарный ток нагрузки состоит из суммы токов в каналах +9…+12 В и +5 В. При значительных колебаниях тока нагрузки следует выбрать стабилитрон VD3 с повышенной мощностью рассеяния 1…3 Вт;
к) стабилитроны VDI, VD2 одновременно служат стабилизаторами и выпрямителями. Стабилитроны следует выбирать мощные, с запасом по току;
л) вместо одного применяются два балластных конденсатора C1, С2, которые могут быть рассчитаны на меньшее допустимое напряжение;
м) в закрытом состоянии тиристора VS1 ток на бестрансформаторный стабилизатор напряжения (C1…CJ, RL..R3, VDI, VD2) проходит через нагрузку RH. Ввиду низкого значения тока, нагрузка не работает в полную мощность, например, лампа не светится, вентилятор не крутится и т.д. После включения тиристора VSI, в нагрузку RH подаётся полная мощность, а напряжение на выходе стабилизатора
В последние годы вновь пробудился интерес радиолюбителей к бестрансформаторным блокам питания (БТБП). При надежной изоляции питаемого устройства (пластмассовый корпус, отсутствие наружных токонесущих деталей) такие БП можно применить взамен трансформаторных, причем по масса габаритным показателям бестрансформаторный блок питания имеют заметные преимущества.
Кроме экономической целесообразности, бестрансформаторным БП присущи и другие достоинства — большая надежность при правильном выборе элементов, нечувствительность к коротким замыканиям на выходе выпрямителя.
Описание работы бестрансформаторного блока питания и его инженерный расчет можно найти в [1…3]. Кроме ценных рекомендаций, в статье В.Банникова приведена очень полезная радиолюбителям таблица для выбора емкости гасящего конденсатора в зависимости от заданного тока нагрузки.
В дополнение к сведениям, изложенным в [1…5], из собственного опыта добавлю следующее:
- При выборе схемы бестрансформаторного блока питания следует отдавать безусловное предпочтение мостовому выпрямителю (рис.1). Эффективное значение переменного напряжения в данной схеме, приложенное к диодному мосту VD1, не превышает выпрямленного — Uo. Это позволяет использовать любые малогабаритные универсальные диоды с относительно низким максимально допустимым обратным напряжением — 50…100 В. например, широко распространенные Д219…Д223 с любыми буквенными индексами, а также многие другие.
- В качестве балластного (С1) мною используются бескорпусные полиэтилентерефталатные конденсаторы типа К73-17 и полипропиленовые К78-2, применяемые в схемах строчной развертки отечественных телевизоров и мониторов. Оба типа конденсаторов специально предназначены для работы в цепях переменного, пульсирующего и импульсного токов. Допустимая амплитуда переменного напряжения или переменная составляющая пульсирующего при частоте 50 Гц лежит в пределах 55…70% от номинального напряжения Uн (6). Таким образом, в схемах бестрансформаторного блока питания можно применять указанные конденсаторы с Uн = 400, 630 и 1000 В. Еще одно достоинство конденсаторов с пленочным (синтетическим) диэлектриком — весьма малые потери и, следовательно, ничтожный нагрев при работе в цепях переменного тока. Благодаря бескорпусному прямоугольному исполнению, они занимают небольшой объем при значительной емкости и высоком рабочем напряжении. Поэтому, в отличие от рекомендуемых в [2] бумажных конденсаторов МБГЧ и КГБ, пленочные К73-17, К78-2 легко помещаются в корпусах малогабаритных блоков питания — адаптерах.
- Рекомендую добавлять в фирменные и самодельные адаптеры (как трансформаторные, так и БТБП) плавкие предохранители. Если из-за малого объема корпуса в блоке питания невозможно установить держатель предохранителя, малогабаритные вставки ПМ и ВП следует впаивать на весу между штырем вилки и выводом первичной обмотки. Радиопромышленность выпускает также модификацию керамических предохранителей ВП с гибкими выводами для пайки. Как правило, для защиты БП малой мощности достаточно предохранителя на ток 0,25 А. Чтобы исключить возможность замыканий внутри адаптера, на припаянный с одной стороны предохранитель натягивается небольшой отрезок хлорвиниловой трубочки, а затем впаивается второй конец.
- На выходе выпрямителя бестрансформаторного блока питания, даже еспи он работает на постоянную (по силе тока) не отключаемую нагрузку, следует устанавливать стабилитрон или предложенный в [4] транзисторный стабилизатор напряжения. В этом случае при обрыве цепи нагрузки не произойдет аварийного повышения напряжения на диодах выпрямительного моста и конденсаторе фильтра С2. Чтобы повысить надежность БП, советую применять не маломощные стабилитроны Д808…Д813, Д814А…Д. а приборы средней мощности — Д815А…Ж, Д816А…Д, Д817А…Г. Выход из строя более мощных стабилитронов гораздо менее вероятен. Так как конденсатор С1 на переменном токе играет роль ограничительного сопротивления, дополнительного балластного резистора к стабилитрону VD2 не требуется.
- Если БП предназначен для работы с достаточно дорогим устройством, для которого опасно повышение питающего напряжения (например, пейджером), следует установить на выходе адаптера дополнительную ступень защиты. Такая мера применяется иногда в зарубежной РЭА для защиты ИМС процессоров и микроконтроллеров.
На рис.2 приведена схема простого тиристорного устройства, срабатывающего только при аварийном повышении напряжения на выходе выпрямителя или стабилизатора. При. этом по цепи управления открывается маломощный тиристор VS1, который шунтирует выход выпрямителя и вызывает форсированное сгорание плавкого предохранителя FU2.
Резистор R2 задает кратность перегрузки. При отношении аварийного тока перегрузки Iав к номинальному току Iн от 10 до 20, время плавления предохранителей ВП1-1 составляет 2…5 мс. Кроме бестрансформаторных выпрямителей, гасящие конденсаторы могут применяться в комбинированных блок питания [5], где первичная обмотка сетевого (разделительного) трансформатора не рассчитана на полное напряжение питающей электросети (рис.3).
На этом принципе основан успешно применяемый мною способ переделки маломощных блоков питания, предназначенных для 120-вольтовой сети, или ремонта перегоревших например, при обрыве одного из выводов первичной обмотки трансформатора на 220 В.
В подавляющем большинстве зарубежных, да и во многих отечественных адаптерах отсутствуют плавкие предохранители, защищающие первичную обмотку сетевого трансформатора. При аварийных замыканиях на выходе выпрямителя (в нагрузке), а также пробое диодов выпрямителя или конденсаторов фильтра, вместо дешевого, легко заменяемого предохранителя перегорает тонкий провод первичной обмотки.
Нередко из-за технологических нарушений, допущенных при изготовлении трансформатора, со временем происходит разрыв провода вследствие его окисления в месте пайки вывода. Если трансформатор был рассчитан на два питающих напряжения — 127/220 В, как правило, остается целой часть сетевой обмотки на напряжение 93…127 В.
В этом случае, а также при переделке 120-вольтового импортного адаптера, можно восстановить блок питания для сети 220 В без замены трансформатора. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора включается гасящий конденсатор, и подбором его емкости добиваются необходимого распределения переменных напряжений на конденсаторе и первичной обмотке. Чем меньше емкость этого конденсатора, тем меньшая часть сетевого напряжения приложена к обмотке трансформатора.
Интересный вариант последней схемы с симметричным ограничением переменного напряжения на первичной обмотке трансформатора был описан Л. Пожаринским в журнале “Радио”. Стабилитроны-ограничители VD4. VD5 типа Д815Г показаны пунктиром на рис.3.
Все эксперименты по подбору емкости конденсатора и налаживанию бестрансформаторного блока питания должны проводиться от источника регулируемого переменного напряжения (лабораторного автотрансформатора — ЛАТРа), начиная от нуля и до Uc = 220 В с постоянным контролем тока, потребляемого блоком питания, и при строгом соблюдении правил электробезопасности.
БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Здравствуйте уважаемые радиолюбители! На днях собирал схему и мне понадобился блок питания – маломощный и компактный. Для этих целей отлично подошел бестрансформаторный блок питания. На выходе он обеспечивает необходимые мне 5В, и ток не более 0,03А, но для мелких конструкций этого вполне достаточно. Схема самого БП проста, как раз для начинающих радиолюбителей.
Стабилитроны можно применить от 20В до 28В. Конденсатор С1 на напряжение 630В (в крайнем случае на 400В, но только не 250!), Резисторы R1, R2 нужны мощностью на 0,5Вт. Диодный мост на напряжение не менее 400В и ток 0,3А.
Детали можно разместить на печатной плате – так надёжнее. Примерный рисунок:
Бестрансформаторная схема с гасящим конденсатором по своей сути опасна, и считается не надёжным техническим устройством, так как не развязано гальванически с высоким напряжением.
Однако, на свой страх и риск широко применяется не только радиолюбителями, но и промышленными фирмами – например в аккумуляторных фонариках с встроенным сетевым зарядным устройством. Если надо несколько увеличить ток выхода (до 100мА) – замените конденсатор 0,33 мкФ на 1,5 мкФ или выше.
При монтаже и настройке следует учитывать, что БП гальванически связан с сетью 220В! Поэтому, следует проводить эксперименты подключая блок питания в сеть через небольшой 20-50 ваттный развязывающий трансформатор, с коэффициентом трансформации 1:1. Автор: PaguomaH.
Форум по источникам питания
Обсудить статью БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
В этом посте мы обсуждаем 4 простых в построении компактных простых бестрансформаторных цепей питания. Все схемы, представленные здесь, построены с использованием теории емкостного сопротивления для понижения входного переменного напряжения сети. Все представленные здесь конструкции работают независимо без трансформатора или без трансформатора .
Концепция бестрансформаторного источника питания
Как следует из названия, схема бестрансформаторного источника питания обеспечивает низкое постоянное напряжение от сетевого переменного тока высокого напряжения без использования какого-либо трансформатора или индуктора.
Работает с использованием высоковольтного конденсатора для сброса сетевого переменного тока до необходимого более низкого уровня, который может подходить для подключенной электронной схемы или нагрузки.
Спецификация напряжения этого конденсатора выбрана таким образом, чтобы его среднеквадратичное значение пикового напряжения было намного выше пика сетевого напряжения переменного тока, чтобы обеспечить безопасную работу конденсатора. Пример конденсатора, который обычно используется в бестрансформаторных цепях электропитания, показан ниже:
Этот конденсатор применяется последовательно с одним из сетевых входов, предпочтительно с фазовой линией переменного тока.
Когда сетевой конденсатор входит в этот конденсатор, в зависимости от значения конденсатора, реактивное сопротивление конденсатора вступает в действие и ограничивает ток переменного тока в сети от превышения заданного уровня, как указано значением конденсатора.
Однако, несмотря на то, что ток ограничен, напряжение отсутствует, поэтому, если вы измерите выпрямленную выходную мощность бестрансформаторного источника питания, вы обнаружите, что напряжение равно пиковому значению сетевого переменного тока, которое составляет около 310 В, и это может быть тревожным для любого нового любителя.
Но так как ток может быть достаточно понижен уровнем конденсатором, это высокое пиковое напряжение может быть легко устранено и стабилизировано с помощью стабилитрона на выходе мостового выпрямителя.
Мощность стабилитрона должна быть соответствующим образом выбрана в соответствии с допустимым уровнем тока от конденсатора.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Пожалуйста, прочитайте предупреждающее сообщение в конце поста.
Преимущества использования бестрансформаторной схемы блока питания
Идея дешевая, но очень эффективная для приложений, требующих низкой мощности для своей работы.
Использование трансформатора в источниках питания постоянного тока, вероятно, довольно распространено, и мы много слышали об этом.
Однако недостатком использования трансформатора является то, что вы не можете сделать его компактным.
Даже если текущее требование для вашего применения схемы низкое, вы должны включить тяжелый и громоздкий трансформатор, делающий вещи действительно громоздкими и грязными.
Бестрансформаторная схема питания, описанная здесь, очень эффективно заменяет обычный трансформатор для приложений, где требуется ток ниже 100 мА.
Здесь на входе используется высоковольтный металлизированный конденсатор для необходимого понижения напряжения сети, а предыдущая схема – не что иное, как простые конфигурации моста для преобразования пониженного переменного напряжения в постоянное.
Схема, показанная на диаграмме выше, является классической конструкцией и может использоваться в качестве источника питания 12 В постоянного тока для большинства электронных схем.
Однако, обсудив преимущества вышеупомянутой конструкции, стоит остановиться на нескольких серьезных недостатках, которые может включать эта концепция.
Недостатки схемы бестрансформаторного источника питания
Во-первых, схема не может генерировать сильноточные выходы, но это не создает проблем для большинства приложений.
Еще один недостаток, который, безусловно, нуждается в рассмотрении, заключается в том, что эта концепция не изолирует цепь от опасных потенциалов сети переменного тока.
Этот недостаток может иметь серьезные последствия для конструкций с ограниченным выходом или металлических шкафов, но не имеет значения для блоков, у которых все закрыто в непроводящем корпусе.
Таким образом, новые любители должны работать с этой схемой очень осторожно, чтобы избежать поражения электрическим током. И последнее, но не менее важное: вышеупомянутая схема позволяет проникать скачкам напряжения через нее, что может привести к серьезному повреждению цепи питания и самой цепи питания.
Однако в предложенной простой конструкции схемы бестрансформаторного источника питания этот недостаток был разумно устранен путем введения различных типов стабилизирующих ступеней после мостового выпрямителя.
Этот конденсатор заземляет мгновенные скачки высокого напряжения, что обеспечивает эффективную защиту связанной с ним электроники.
Как работает схема
Работу этого безтрансформаторного источника питания можно понять по следующим пунктам:
- Когда сетевой вход переменного тока включен, конденсатор C1 блокирует ввод сетевого тока и ограничивает его до более низкого уровня. уровень определяется значением реактивного сопротивления С1. Здесь можно приблизительно предположить, что она составляет около 50 мА.
- Тем не менее, напряжение не ограничено, и, следовательно, полное 220 В или что-либо еще на входе может достичь следующей ступени мостового выпрямителя.
- Мостовой выпрямитель выпрямляет это 220 В C до более высокого значения 310 В постоянного тока из-за среднеквадратического значения в пиковое преобразование формы волны переменного тока.
- Этот постоянный ток 310 В мгновенно понижается до низкого уровня постоянного тока на следующей ступени стабилитрона, которая шунтирует его до значения стабилитрона. Если используется стабилитрон 12 В, он станет 12 В и т. Д.
- C2, наконец, фильтрует 12 В постоянного тока с пульсациями в относительно чистый 12 В постоянного тока.
1) Базовая безтрансформаторная конструкция
PCB Схема для описанного выше простого бестрансформаторного источника питания показана на следующем рисунке. Обратите внимание, что я включил место для MOV также на печатной плате, на стороне входа питания.
Пример схемыдля применения светодиодного декоративного освещения
Следующая схема без бестрансформаторного или емкостного источника питания может использоваться в качестве цепи светодиодной лампы для безопасного освещения второстепенных светодиодных цепей, таких как небольшие светодиодные лампы или светодиодные цепочки.
Идея была запрошена г-ном Джайешем:
Спецификации требований
Строка состоит из приблизительно от 65 до 68 светодиодов 3 В последовательно, примерно на расстоянии, скажем, 2 фута, например 6 нити соединены вместе, чтобы образовалась одна нить, чтобы положение луковицы оказалось на 4 дюйма в окончательной веревке. так что над всеми 390 – 408 светодиодными лампочками в финальной веревке.
Так что, пожалуйста, предложите мне наилучшую возможную схему драйвера для работы
1) одна строка из 65-68 строк.
или
2) закончить веревку из 6 нитей вместе.
у нас есть еще одна веревка из 3-х струн. Строка состоит из примерно 65-68 светодиодов 3 В последовательно, примерно на расстоянии, скажем, 2 фута, такие 3 нити соединены вместе, чтобы образовалась одна нить, чтобы разместить лампочку выходит на 4 дюйма в финальной веревке. так что над всеми 195 – 204 светодиодными лампочками в финальной веревке.
Так что, пожалуйста, предложите мне наилучшую возможную схему драйвера для работы
1) одна строка из 65-68 строк.
или
2) закончить веревку из 3-х ниток вместе.
Пожалуйста, предложите лучшую надежную цепь с защитой от перенапряжения и посоветуйте любые дополнительные устройства, которые необходимо подключить для защиты цепей
и, пожалуйста, обратите внимание, что принципиальные схемы имеют значения, требуемые для того же самого, поскольку мы не являемся техническим специалистом в этой области.
Схема
Схема возбуждения, показанная ниже, подходит для управления любой цепочкой светодиодных ламп , имеющей менее 100 светодиодов (для входа 220 В), каждый светодиод рассчитан на 20 мА, светодиоды 5,3 В 5 мм:
Здесь вход конденсатор 0.33 мкФ / 400 В определяет количество тока, подаваемого на светодиодную цепочку. В этом примере оно будет около 17 мА, что примерно подходит для выбранной светодиодной цепочки.
Если один драйвер используется для большего количества аналогичных 60/70 светодиодных цепочек параллельно, тогда просто упомянутое значение конденсатора может быть пропорционально увеличено для поддержания оптимального освещения на светодиодах.
Следовательно, для 2-х строк параллельно, требуемое значение будет 0,68 мкФ / 400 В, для 3-х строк вы можете заменить его на 1 мкФ / 400 В.Точно так же для 4-х струн это должно быть модернизировано до 1,33 мкФ / 400 В и так далее.
Важно : Хотя в конструкции я не указал ограничивающий резистор, было бы неплохо включить последовательно 33 Ом 2 Вт резистора с каждой цепочкой светодиодов для дополнительной безопасности. Это может быть вставлено в любом месте последовательно с отдельными строками.
ВНИМАНИЕ: ВСЕ ЦЕПИ, НАЗНАЧЕННЫЕ В ДАННОЙ СТАТЬЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ВСЕ РАЗДЕЛЫ В ЦЕПИ ОСТОРОЖНО ОПАСНЫ, ЧТОБЫ ПОДКЛЮЧИТЬСЯ К СЕТИ AC……..
2) Обновление до бестрансформаторного источника питания со стабилизированным напряжением
Теперь давайте посмотрим, как обычный емкостный источник питания может быть преобразован в стабилизированный без напряжения импульсного напряжения или бестрансформаторный источник переменного напряжения, применимый почти для всех стандартных электронные нагрузки и схемы. Идея была запрошена г-ном Чанданом Мэйти.
Технические характеристики
Если вы помните, я как-то общался с вами в комментариях в вашем блоге.
Бестрансформаторные схемы действительно хороши, и я протестировал пару из них и использую 20W, 30W LED. Теперь я пытаюсь добавить несколько контроллеров, FAN и LED вместе, поэтому мне нужен двойной источник питания.
Грубая спецификация:
Номинальный ток 300 мАП1 = 3,3-5 В 300 мА (для контроллера и т. Д.) P2 = 12-40 В (или выше), 300 мА (для светодиода)
Я думал использовать Ваш второй контур, как уже упоминалось https: // homemade-circuit.com / 2012/08 / high-current-transformerless-power.html
Но я не могу заморозить способ получения напряжения 3,3 В без использования дополнительного конденсатора. 1. Может, вторая схема может быть размещена с выхода первой? 2. Или второй TRIAC, мост, который должен быть установлен параллельно с первым, после конденсатора, чтобы получить 3,3-5 В
Я буду рад, если вы любезно поможете.
Спасибо,
Конструкция
Функцию различных компонентов, используемых на разных ступенях вышеописанной цепи управления напряжением, можно понять из следующих пунктов:
Сетевое напряжение выпрямляется четырьмя 1N4007 диоды и фильтруются конденсатором 10 мкФ / 400 В.
Выходная мощность на 10 мкФ / 400 В теперь достигает около 310 В, что является максимальным выпрямленным напряжением, достигаемым от сети.
Сеть делителей напряжения, сконфигурированная в основании TIP122, обеспечивает снижение этого напряжения до ожидаемого уровня или по мере необходимости на выходе блока питания.
Вы также можете использовать MJE13005 вместо TIP122 для большей безопасности.
Если требуется 12 В, то для достижения этого можно использовать 10-килограммовый горшок через эмиттер / землю TIP122.
Конденсатор 220 мкФ / 50 В обеспечивает то, что при включении на базу подается кратковременное нулевое напряжение, чтобы она была выключена и защищена от первоначального скачка напряжения.
Индуктор дополнительно обеспечивает, чтобы во время периода включения катушка обеспечивала высокое сопротивление и прекращала пусковой ток, попадающий в цепь, предотвращая возможное повреждение цепи.
Для достижения
.Схема цепибестрансформаторного источника питания
Генерация постоянного тока низкого напряжения от сети переменного тока 220 В или 110 В очень полезна и необходима в области электроники. Низкое напряжение постоянного тока, например, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, используется в электронных схемах, светодиодных лампах, игрушках и многих других бытовых электронных приборах. Обычно для их питания используются батареи, но их необходимо время от времени заменять, что неэффективно с точки зрения затрат, а также требует нашего времени и энергии. Таким образом, альтернатива состоит в том, чтобы генерировать постоянный ток из сети переменного тока, для которого доступно много адаптеров переменного тока, но какие схемы они используют внутри?
Простой и понятный подход заключается в использовании понижающего трансформатора для снижения переменного тока, но недостатки использования трансформатора заключаются в том, что они дороги по стоимости, тяжелы по весу и имеют большие размеры.Мы уже рассмотрели этот тип преобразования переменного тока в постоянный, используя Transformer в этой статье. И да, мы также можем преобразовать высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение постоянного тока, без использования трансформатора, это называется Бестрансформаторный источник питания . Основным компонентом схемы бестрансформаторного источника питания является конденсатор с понижением напряжения или конденсатор с номинальным напряжением X , которые специально разработаны для сети переменного тока. Этот конденсатор с номинальным значением X подключен последовательно к фазной линии переменного тока для снижения напряжения.Этот тип трансформаторного блока питания называется Capacitor Power Supply .
X-Rated Capacitor
Как уже упоминалось, они соединены последовательно с фазовой линией переменного тока для понижения напряжения, они доступны в 230 В, 400 В, 600 В переменного тока или выше.
Ниже приведена таблица для выходного тока и выходного напряжения (без нагрузки), различных значений конденсаторов с номинальной характеристикой X:
Код конденсатора | Значение конденсатора | Напряжение | Текущий |
104k | 0.1 мкФ | 4 в | 8 мА |
334k | 0,33 мкФ | 10 В | 22 мА |
474k | 0,47 мкФ | 12 В | 25 мА |
684k | 0,68 мкФ | 18 v | 100 мА |
105к | 1 мкФ | 24 В | 40 мА |
225к | 2.2 мкФ | 24 В | 100 мА |
Выбор конденсатора падения напряжения важен, он основан на реактивном сопротивлении конденсатора и величине тока, который необходимо отвести. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:
X = 1 / 2¶fC
X = Реактивное сопротивление конденсатора
f = частота переменного тока
C = Емкость X номинального конденсатора
Мы использовали 474k означает 0.Конденсатор на 47 мкФ и частота AV-сети составляют 50 Гц, поэтому Reactance X составляет:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10 -6 = 6776 Ом (приблизительно)
Теперь мы можем рассчитать ток (I) в цепи:
I = V / X = 230/6775 = 34 мА
Так вот как рассчитывается реактивное сопротивление и ток.
Описание схемы
Цепь проста, конденсатор сброса напряжения 0,47 мкФ подключен последовательно с фазной линией переменного тока, это неполяризованные конденсаторы, поэтому он может быть подключен с любой стороны.Резистор на 470 кОм подключен параллельно конденсатору, чтобы разрядить накопленный ток в конденсаторе, когда цепь отключена, что предотвращает поражение электрическим током. Это сопротивление называется Сопротивление Bleeder .
Дополнительный мостовой выпрямитель (комбинация из 4 диодов) был использован для удаления отрицательной половины компонента переменного тока. Этот процесс называется Исправление . И конденсатор 1000 мкФ / 50 В был использован для фильтрации , означает удаление пульсаций в полученной волне.И, наконец, стабилитрон 6,2 В / 1 Вт используется в качестве регулятора напряжения. Как мы знаем, эта схема обеспечивает ок. Выход 12 В (см. Таблицу выше), поэтому этот стабилитрон регулирует его до прибл. Напряжение 6,2 В и обратный ток. Также можно использовать другое значение стабилитрона для требуемого напряжения, например, 5,1 В, 8 В и т. Д. Светодиод подключен для индикации и тестирования. R3 (100 Ом) используется в качестве ограничителя тока.
Используйте номинальный резистор мощностью 1 Вт или выше (5 Вт), особенно резистор R4.В противном случае он сгорит через некоторое время. Они обычно толще обычного резистора. Ниже приведена схема для резисторов разного типа:
Преимущества этого бестрансформаторного источника питания по сравнению с трансформаторным источником питания заключаются в следующем: он экономичен, легче и меньше.
Примечания
- Сделайте это на свой страх и риск, крайне опасно работать с сетью переменного тока без надлежащего опыта и мер предосторожности.Будьте предельно осторожны при построении этой схемы.
- Не заменяйте конденсатор X-Rated обычным, иначе он разорвется.
- Если требуется большее выходное напряжение и выходной ток, используйте другое значение конденсатора X-Rated в соответствии с таблицей.
- Используйте только номинальный резистор мощностью 1 Вт или выше (5 Вт) и стабилитрон.
- Предохранитель на 1 ампер также можно использовать перед конденсатором с номинальным напряжением Х, последовательно с фазовой линией, в целях безопасности. Регулятор напряжения
- IC также может использоваться вместо стабилитрона для регулирования напряжения.
Больше новостей
