Бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором: принцип работы, преимущества и недостатки

Как работают бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором. Какие у них преимущества и недостатки. Как правильно рассчитать и собрать такой блок питания. На что обратить внимание при проектировании.

Принцип работы бестрансформаторного блока питания с гасящим конденсатором

Бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором представляют собой простое и компактное решение для питания маломощных устройств от сети переменного тока. Основной принцип их работы заключается в использовании конденсатора для ограничения тока, проходящего через схему.

Ключевые элементы такого блока питания:

• Гасящий конденсатор — ограничивает ток, проходящий через схему
• Выпрямительный мост — преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное
• Стабилитроны — ограничивают выходное напряжение
• Фильтрующий конденсатор — сглаживает пульсации выпрямленного напряжения

Как работает такая схема? Гасящий конденсатор создает реактивное сопротивление для переменного тока, ограничивая его величину. Выпрямительный мост преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное. Стабилитроны ограничивают амплитуду этого напряжения до нужного уровня. Фильтрующий конденсатор сглаживает пульсации, формируя на выходе постоянное напряжение.

Преимущества бестрансформаторных блоков питания

Бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором обладают рядом важных преимуществ по сравнению с трансформаторными:

• Компактные размеры и малый вес — отсутствие громоздкого трансформатора
• Низкая стоимость — меньше дорогостоящих компонентов
• Высокий КПД — энергия не рассеивается в виде тепла на резисторах
• Простота конструкции — минимум компонентов
• Надежность — меньше элементов, которые могут выйти из строя

Благодаря этим преимуществам, бестрансформаторные блоки питания нашли широкое применение в различных маломощных устройствах — бытовой технике, светодиодных светильниках, зарядных устройствах и т.д.

Недостатки и ограничения бестрансформаторных блоков питания

Несмотря на очевидные плюсы, у бестрансформаторных блоков питания есть и существенные недостатки:

• Отсутствие гальванической развязки от сети — потенциальная опасность поражения током
• Ограниченная мощность — как правило, не более 5-10 Вт
• Высокий уровень пульсаций выходного напряжения
• Зависимость выходных параметров от напряжения сети и нагрузки
• Генерация помех в сеть

Из-за этих ограничений бестрансформаторные блоки питания нельзя использовать в устройствах, требующих высокой стабильности питания или гальванической развязки. Также они не подходят для питания мощных потребителей.

Расчет параметров бестрансформаторного блока питания

При проектировании бестрансформаторного блока питания с гасящим конденсатором необходимо правильно рассчитать номиналы основных компонентов:

1. Определить требуемый выходной ток и напряжение
2. Рассчитать емкость гасящего конденсатора по формуле: C = I / (2πfU), где I — выходной ток, f — частота сети, U — напряжение сети
3. Выбрать стабилитроны с напряжением стабилизации немного выше требуемого выходного напряжения
4. Рассчитать мощность стабилитронов: P = U * I
5. Подобрать выпрямительный мост с подходящими параметрами
6. Рассчитать емкость фильтрующего конденсатора

При расчетах важно учитывать запас по напряжению и мощности для всех компонентов. Это обеспечит надежную работу блока питания.

Меры безопасности при работе с бестрансформаторными блоками питания

Из-за отсутствия гальванической развязки от сети, работа с бестрансформаторными блоками питания требует повышенных мер безопасности:

• Использовать качественные компоненты с соответствующими параметрами
• Обеспечить надежную изоляцию всех токоведущих частей
• Использовать предохранитель для защиты от короткого замыкания
• Применять варистор для защиты от перенапряжений в сети
• Не прикасаться к схеме во включенном состоянии
• Проводить настройку и испытания через развязывающий трансформатор

Соблюдение этих мер позволит избежать поражения электрическим током при работе с бестрансформаторным блоком питания.

Области применения бестрансформаторных блоков питания

Благодаря своим преимуществам, бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором нашли применение во многих областях:

• Бытовая техника — часы, таймеры, пульты ДУ
• Светодиодное освещение — компактные светильники, ночники
• Зарядные устройства для гаджетов
• Электросчетчики и другие измерительные приборы
• Системы «умный дом» — датчики, контроллеры
• Маломощная автоматика

В этих устройствах компактность и низкая стоимость бестрансформаторного блока питания играют решающую роль.

Альтернативы бестрансформаторным блокам питания

Для питания маломощных устройств от сети существуют и другие варианты блоков питания:

• Импульсные блоки питания — более эффективны, но сложнее и дороже
• Трансформаторные блоки питания — обеспечивают гальваническую развязку, но громоздки
• Блоки питания с емкостным делителем напряжения — простое решение, но низкий КПД

Выбор типа блока питания зависит от конкретного применения, требований к выходным параметрам, габаритам и стоимости.

⚡️Блок питания с гасящим конденсатором и защитой

На чтение 8 мин Опубликовано 27.06.2018 Обновлено 07.07.2019

Во многих конструкциях радиолюбители применяют бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором. Они привлекательны своей простотой, им не опасны замыкания выхода. Эти блоки, по существу, представляют собой источники тока, значение которого зависит от ёмкости гасящего конденсатора.

Оно не может быть превышено даже при коротком замыкании в нагрузке. Но по той же причине такие блоки нельзя включать в сеть при недостаточной нагрузке или вовсе без неё. В этих случаях напряжение на выходе блока резко возрастает и способно достичь амплитуды сетевого напряжения, в результате чего может быть пробит сглаживающий конденсатор выпрямителя. По той же причине возможен выход из строя и деталей устройства, которое питается от такого блока.

Поэтому блок питания с гасящим конденсатором без соответствующих мер защиты недопустимо включать в сеть без нагрузки. Но самый опасный недостаток блока питания с гасящим конденсатором — тяжёлые условия работы этого конденсатора, вследствие чего велика вероятность его пробоя с тяжёлыми последствиями. Поэтому необходима защита блока не только от недостаточной нагрузки, но и от последствий пробоя гасящего конденсатора. Подробно об особенностях блоков питания с гасящим конденсатором можно прочитать в статье [1].

Вариант блока питания с защитой от описанных выше ситуаций предложен в этой статье. В типовую схему добавлено всего несколько деталей, которые практически всегда есть под рукой. Проведённые эксперименты показали, что защита эффективна и при пробое гасящего конденсатора, и при отключении нагрузки или уменьшении потребляемого ею тока. Порог срабатывания защиты может быть легко установлен на любом уровне.

На рисунке изображена схема блока, который обеспечивает выходной ток примерно 120 мА при выходном напряжении до 130 В. Он предназначен для питания светильника из соединённых в последовательные и параллельные группы мощных светодиодов. Мне удалось подобрать симметричные динисторы VS1—VS4 так, что защита срабатывает при превышении выходным напряжением значения около 135 В. Идея использовать цепочку последовательно соединённых динисторов взята из статьи [2].

Тринистор VS5, резистор R3, динисторы VS1—VS4 и диод VD5 — элементы собственно защиты. Резистор R2 и плавкая вставка FU1 тоже выполняют защитные функции, но они обычно имеются в любом блоке питания с гасящим конденсатором независимо от того, применяется ли там предлагаемая защита или нет. Допустим, нагрузка отключилась. Например, перегорели светодиоды, питаемые от блока. Напряжение на выходе выпрямительного моста VD1—VD4 начинает расти.

При некотором его значении динисторы VS1—VS4 открываются, и проходящий по ним ток открывает тринистор VS5, который замыкает выход выпрямителя. Это повторяется в каждом полупериоде сетевого напряжения, не давая напряжению на конденсаторе С2 превысить допустимое значение. Диод VD5 защищает управляющий электрод тринистора VS5 от разрядного тока конденсатора С2, который без этого диода может быть довольно значительным и вывести из строя тринистор.

Если ёмкость гасящего конденсатора С1 невелика, ни резистор R2, ни плавкая вставка FU1 после срабатывания защиты не перегорят, и в таком состоянии блок может находиться очень долго. После восстановления нагрузки он возвратится в обычный рабочий режим. Но при большой ёмкости гасящего конденсатора перегорание резистора R2 возможно. В моём случае при ёмкости конденсатора С1 3,6 мкФ этот резистор перегорал.

После пробоя гасящего конденсатора напряжение на выходе выпрямителя также начинает расти, а когда оно достигает порога срабатывания защиты, симметричные динисторы VS1—VS4 и тринистор VS5 открываются. Это закорачивает выход выпрямителя, предохраняя от перенапряжения нагрузку. Но ток, протекающий через плавкую вставку FU1, резистор R2, диодный мост VD1—VD4 и тринистор VS5, будет ограничен лишь сопротивлением резистора R2, прямым сопротивлением р-n переходов двух выпрямительных диодов и сопротивлением анод—катод открытого тринистора VS5.

Естественно, ток в этой цепи значительно возрастёт, что вызовет перегорание резистора R2 и плавкой вставки FU1 (именно в такой последовательности, причём чаще всего вставка FU1 остаётся целой). Как показали многочисленные эксперименты, выпрямительные диоды и тринистор указанных на схеме типов выдерживают аварийный ток без повреждений.

Подключённый же к выходу блока питания контрольный светодиод остался цел после всех экспериментов с имитацией пробоя конденсатора, что свидетельствует о надёжности защиты нагрузки. Имейте в виду, что далеко не все конденсаторы могут работать в качестве гасящего (С1). Теоретически конденсатор в цепи переменного тока мощности не рассеивает. Но реально в диэлектрике, находящемся в сильном переменном электрическом поле, и в тонких обкладках, по которым протекает значительный ток, выделяется некоторое количество тепла.

Можно заранее проверить пригодность конденсатора для использования в качестве гасящего, просто включив его напрямую в электросеть и через полчаса оценив температуру корпуса. При этом следует соблюдать крайнюю осторожность, поскольку некоторые конденсаторы, даже рассчитанные на высокое напряжение постоянного тока, в таком режиме могут взорваться. Лучше всего на время проверки поместить конденсатор в прочный контейнер.

Если конденсатор успевает заметно разогреться, он непригоден для использования в качестве гасящего. Практически не нагреваются специальные конденсаторы для промышленных электроустановок, рассчитанные на большую реактивную мощность. На таких конденсаторах обычно указано допустимое не постоянное, а переменное напряжение. Их используют, например, в люминесцентных светильниках и в пускорегулирующих устройствах асинхронных электродвигателей. Пригодны также плёночные помехоподавляющие конденсаторы класса защиты Х2 на переменное напряжение 250 В и более.

Из “обычных” конденсаторов можно применять металлоплёночные К73-17 с номинальным постоянным напряжением не менее 630 В. Они выдерживают переменную составляющую приложенного к ним напряжения амплитудой примерно до 350 В. Приблизительно такой она становится при повышении эффективного значения напряжения в сети 230В на 10 %, что согласно действующему стандарту вполне возможно.

Применять такие конденсаторы на меньшее постоянное напряжение недопустимо. Например, конденсаторы К73-17 на 400В надёжно работают лишь при амплитуде переменного напряжения не более 280 В. О методике расчёта ёмкости гасящего конденсатора можно прочитать в статьях [1] и [3]. В последней приведены и рекомендации по выбору гасящих конденсаторов из ассортимента тогда доступных.

Я применил в описываемом блоке питания полипропиленовый конденсатор К78-22 от люминесцентного светильника, в котором он использовался для улучшения коэффициента мощности и включался для этого непосредственно в сеть. Он выдерживает переменное напряжение до 450В частотой 50 Гц.

Диоды 1N4007 можно заменить другими выпрямительными диодами или готовыми выпрямительными мостами с допустимым обратным напряжением не менее 800В, выдерживающими средний выпрямленный ток не менее 1 А и кратковременные импульсы тока амплитудой не менее 30 А.

Симметричные динисторы DB3 и DB4 допустимо комбинировать между собой в любом сочетании, набирая нужное напряжение срабатывания защиты. Напряжение открывания динисторов DB3 находится в пределах 28…36 В, а динисторов DB4 — 35…40 В. Для них допустим импульсный ток до 2 А, что вполне достаточно для надёжного открывания тринистора любого типа. Эти динисторы, а также диоды 1N4007 можно выпаять из электронных балластов КЛЛ.

Заменять упомянутые динисторы приборами серии КН102 нельзя. Они не выдерживают ток, необходимый для открывания тринистора КУ221Г. Тринистор КУ221Г устойчив к значительным кратковременным перегрузкам, допустимый импульсный ток в открытом состоянии у него — 100 А. Но можно применять и другие тринисторы. Главное, чтобы допустимое напряжение в закрытом состоянии было не менее 300 В, допустимый ток — не менее 10 А (кратковременно не менее 30 А). Подойдут, например, КУ202Л—КЛ202Н.

О резисторе R2 необходимо сказать особо. Понятно, что чем меньше допустимая рассеиваемая им мощность, тем быстрее он перегорит. Но эта мощность должна быть не меньше той, что выделяется на этом резисторе при нормальной работе блока питания, когда он не должен перегреваться и уж тем более перегорать. Если это условие не выполняется, следует применить резистор меньшего сопротивления либо с большей номинальной мощностью. Возможно, при уменьшенном сопротивлении резистора R2 потребуется и более мощный тринистор, ток через который при пробое гасящего конденсатора увеличится.

Интересно, что более чем в десятке проведённых экспериментов с имитацией пробоя конденсатора резистор R2 мощностью 0,25 Вт сгорал первым. Плавкая вставка FU1 на 0,5А перегорела всего один раз. Причём резисторы МЛТ именно сгорают с шипением, искрами и пламенем. Более современные резисторы перегорают с громким хлопком, внешне никак не изменяясь. Но для обеспечения пожаробезопасности на резистор R2 в любом случае необходимо надеть трубку из негорючего материала, например из стекловолокна. Такие трубки можно найти в утюгах и других электронагревательных приборах.

Для обеспечения безопасности при установке порога срабатывания защиты необходимо питать блок через разделительный трансформатор. Прежде всего, оцените потребное число динисторов. Для этого измерьте и запишите напряжение открывания каждого имеющегося динистора. Затем выберите из числа проверенных те, сумма напряжений открывания которых наиболее близка к требуемому порогу срабатывания защиты. Если в наличии много динисторов, выбрать из них нужные будет несложно. Для точной подгонки порога можно один из динисторов заменить одним или несколькими стабилитронами. После этого останется установить подобранные детали на плату блока питания и проверить её в работе.

Для проверки подключите собранный блок без нагрузки к автотрансформатору, выходное напряжение которого предварительно установите равным нулю. К выходу блока подключите вольтметр. Затем медленно повышайте напряжение на выходе автотрансформатора. Поскольку блок питания работает без нагрузки, напряжение на его выходе будет близким к амплитуде входного и расти вместе с ним.

Когда оно сравняется с порогом защиты, она сработает, и показания вольтметра перестанут расти. Этот момент будет легко зафиксировать по увеличению громкости гудения автотрансформатора. Нужно убедиться, что резистор R2 не перегорит при этом состоянии блока питания даже при максимально возможном напряжении в сети.

Рекомендую несколько раз включить блок питания в сеть без нагрузки, а затем с закороченным гасящим конденсатором, чтобы удостовериться в надёжном срабатывании защиты в обоих случаях, а также в пожаробезопасном сгорании резистора R2 при пробое конденсатора. Несколькими сгоревшими резисторами ради безопасности стоит пожертвовать.

Бестрансформаторный источник питания. Схема и расчет

Главная » Источники питания » Бестрансформаторный источник питания. Схема и расчет

в Источники питания 0 1,354 Просмотров

Источники питания с гасящим конденсатором — это простое и дешевое решение для питания маломощных устройств. В данной статье мы рассмотрим, как можно спроектировать, бестрансформаторный источник питания с гасящим конденсатором.

Портативный паяльник TS80P

TS80P- это обновленная версия паяльника TS80 Smart, работающий от USB…

Подробнее

Принципиальная электрическая схема

Преимущество этой схемы в том, что здесь избыточная энергия не рассеивается в виде тепла (как при использовании резистора).

Здесь предохранитель на 200 мА защищает цепь от короткого замыкания или отказа компонентов. Варистор на 275В предохраняет схему от скачков напряжения. Основной частью этого источника питания является конденсатор С1 (X типа), так как на нем падает основная часть избыточного напряжения электросети.

Резистор R1 предназначен для разрядки конденсатора C1 при отключении питания, что предотвращает любые удары, вызванные зарядом конденсатора.

Резистор R2 предназначен для предотвращения чрезмерного переходного тока, который может протекать при включении источника питания (во время заряда C1). Полупроводники D1…D4 представляют собой мостовой выпрямитель, который выпрямляет переменное напряжение. Среди них D1 и D2 — стабилитроны, а D3 и D4 – диоды. Таким образом, выпрямленное напряжение будет ограничено напряжением стабилитронов. Конденсатор C2 — это фильтрующий конденсатор, который фильтрует выпрямленное напряжение от помех.

Паяльный фен YIHUA 8858

Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…

Подробнее

Работу бестрансформаторного источника питания демонстрирует выше приведенное изображение, которое не требует какого-либо особого пояснения.

В положительном полупериоде полупроводники D1 и D4 смещены в прямом направлении, и ток течет через нагрузку. Выходное напряжение будет ограничено стабилитроном D1. В отрицательном полупериоде полупроводники D2 и D3 смещены в прямом направлении, и выходное напряжение будет ограничиваться стабилитроном D2.

Расчет бестрансформаторного источника питания

Максимальный ток:

I = V / Z, где V — напряжение, а Z — полное сопротивление.

Емкостное реактивное сопротивление конденсатора равно:

X_C1 = 1 / (2πfC), где f — частота, а C — емкость.

• X_C1 = 1/(2 x 3.14 x 50 x 680 x 10^-9) = 4683Ω.
• X₁ = (X_C1 x R1)/ (X_C1 + R₁) = (4683 x 470 x 103)/ (4683 + 470 x 103) = 4637Ω (общее сопротивление C1 и R1)
• Напряжение стабилитрона Vz = 12V
• Vin = 230V
• Падение на диоде, Vd = 0.7V
• I = (Vin – Vd – Vz)/(X₁ + R2) = (230 – 0.7 – 12)/(4637 + 100) = 0.046A = 46mA.

Характеристики компонентов для источника питания 12 В, 40 мА

Согласно приведенным выше расчетам, C1 = 680 нФ, 400 В

• V _X1 = X₁ x I = 4637 x 0,046 = 213,3 В
• P_R1 = I² R1 = V²/R1 = (213,3)²/470000 = 0,1 Вт
• R1 = 470 кОм, 0,25 Вт
• P_R2 = I²R2 = (0,046)²x100 = 0,2116 Вт
• R2 = 100 Ом, 0,5 Вт
• Мощность стабилитрона , Pz = Vz x Imax = 12 x 0,046 = 0,552 Вт
• D1, D2 = 12 В, 1 Вт
• D3, D4 = 1N4007

Примечание. Лучше выбирать номинальную мощность резисторов, превышающую удвоенную рассеиваемую мощность.

Эксперимент

В нашем эксперименте мы использовали резисторы с более высоким номиналом, чем указано в расчетах. В качестве нагрузочного резистора использовали резистор сопротивлением 300 Ом (12В / 300 Ом = 40 мА), чтобы проверить нагрузочную способность источника питания.

Выходное напряжение = Vz — Vd = 12 — 0,7 = 11,3 В

Внимание. Следует соблюдать осторожность при тестировании или использовании этой схемы! Не прикасайтесь ни к каким точкам цепи, так как некоторые точки этой цепи находятся под напряжением сети!

Источник

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

бест 2021-01-17

С тегами: бест

Подход «Cap-Drop» реализует автономный источник питания для легких нагрузок

Загрузите эту статью в формате . PDF Файлы этого типа содержат графику и схемы с высоким разрешением, если применимо.

Для маломощных приложений, таких как электронные счетчики (счетчики электроэнергии или энергии), часто требуется простой источник питания переменного тока, где шина 3,3 В питает микроконтроллер и заряжает литий-ионный аккумулятор до 4,2 В. Вы можете реализовать это с помощью силового трансформатора сетевой частоты или более сложного источника питания переменного/постоянного тока (автономного). Оба подхода имеют хорошо известные недостатки, связанные с сочетанием веса, размера и сложности. Два более простых варианта представляют собой двухполупериодную емкостно-капельную схему с мостовым выпрямителем 9.0014 (рис. 1) и аналогичные полуволновые схемы.

Внешний интерфейс этих цепей известен как топология «емкостной капельницы» или «капля-капля». Идея как полноволновой, так и полуволновой реализации этой схемы заключается в том, что линейный конденсатор C1 действует как сопротивление без потерь, а реактивное сопротивление конденсатора будет устанавливать максимальный ток, который может быть подан на вход постоянного тока. регулятор.

1. В двухполупериодной схеме конденсатор-капля с мостовым выпрямителем трансформатор не требуется. Реактивное сопротивление сетевого конденсатора С1 определяет максимальный ток.

 

Зенеровские диоды ограничивают входное напряжение преобразователя постоянного тока в режиме холостого хода, тем самым преобразуя сетевое напряжение в промежуточную шину постоянного тока (V _DC ). Входное напряжение преобразователя постоянного тока (V _DC  = V _IN ) устанавливается на относительно высокое значение, чтобы ток, требуемый от конденсатора, оставался низким. Затем вы можете преобразовать промежуточную нестабилизированную шину постоянного тока с понижением частоты в стабилизированное напряжение постоянного тока, требуемое нагрузкой, с помощью понижающего стабилизатора с широким диапазоном V _{В диапазоне} .

Высокий коэффициент понижения позволяет снизить входной ток регулятора и возможен с такими устройствами, как понижающие стабилизаторы LMR14006, LMR16006 и LM46000. Это более высокое отношение позволяет вам использовать меньшее значение C1, что приводит к снижению полной мощности, потребляемой от сети. Такие приложения, как е-счетчики интеллектуальных сетей, могут извлечь выгоду из этой функции из-за строгих правил в отношении максимальной кажущейся потребляемой мощности; типичный максимум ограничен 8 ВА.

На рис. 2 показана реализация с полуволновой схемой Cap-Drop. Поскольку полуволновая схема не будет учитывать отрицательный цикл линейного напряжения, это приведет к более низкому току, подаваемому на вход широкой топологии V _IN  buck, чем в двухполупериодной схеме. Таким образом, для таких приложений, как зарядка аккумуляторов, где более быстрая зарядка потребует относительно более высокого тока нагрузки от регулятора постоянного тока, двухполупериодная схема предпочтительнее.

2. Полупериодная схема подает меньший ток на вход топологии с широким понижающим преобразователем VIN, чем может обеспечить двухполупериодная схема.

 

Самым большим преимуществом этих цепей является их размер. В последние годы е-счетчики интеллектуальных сетей уменьшаются в размерах, что сильно ограничивает доступное пространство на печатной плате (PCB). Попытка установить более обычную схему переменного/постоянного тока не только увеличила бы площадь печатной платы, но и была бы довольно сложной. Это увеличение площади платы также будет напрямую связано с затратами. Схемы с конденсатором типа Cap-drop намного более экономичны, поскольку конденсатор C1 — единственный компонент, который должен быть рассчитан на переменное напряжение.

Несмотря на то, что эти схемы легко настроить, вам следует очень тщательно создать прототип стенда и добавить соответствующую схему фильтрации и защиты, чтобы избежать потенциально смертельных травм. Пользователь должен убедиться, что предполагаемое применение этого источника питания, включая его нагрузку, полностью изолировано от любого контакта с заземленными объектами, включая людей, животных и испытательное оборудование.

Каталожные номера:

Экономичное бестрансформаторное автономное питание для приложений с малой нагрузкой

Автономный источник питания для Е-метров с откидной крышкой

 

Конструкция бестрансформаторного конденсаторного источника питания

07 февраля 7 февраля 2016 г.

Бестрансформаторный конденсаторный капельный источник питания

Автор Ligo George Electronics, Hobby Circuits, Projects Конденсатор, блок питания 23 Комментарии

Содержание

• 1 Принципиальная схема
• 2 Рабочая
• 3 Конструкция
  • 3.1 Максимальный ток
  • 3.2 Номиналы компонентов для источника питания 12 В, 40 мА
• 4 Эксперименты
• 5 Предупреждение
• 6 Видео

Здесь мы увидим, как спроектировать блок питания конденсаторной капельницы. Конденсаторные источники питания — это простое, недорогое и легкое решение для обеспечения питания постоянным током цепей, требующих малых токов. Это низкая стоимость и легкий вес, так как нет громоздких трансформаторов.

Бестрансформаторный конденсаторный источник питания 12 В, 40 мА

Предохранитель на 200 мА защитит цепь от сети во время короткого замыкания или неисправности компонентов. Металлооксидный варистор на 275 В защитит от скачков напряжения или скачков напряжения. Конденсатор X Rated C1 является основной частью этого блока питания, так как он снижает избыточное сетевое напряжение на нем. Избыточная энергия не будет рассеиваться в виде тепла, так как вместо резистора мы используем капельницу конденсатора. Резистор R1 является стабилизирующим резистором для конденсатора C1. Который будет разряжать конденсатор при отключении питания, поэтому он предотвратит любые удары из-за заряда конденсатора. Резистор R2 предназначен для предотвращения избыточного переходного тока, который может протекать при включении источника питания.

Диоды D1 ~ D4 составляют мостовой выпрямитель, который выпрямляет входную мощность переменного тока. Среди этих D1 и D2 есть стабилитроны. Таким образом, выпрямленный выход будет обрезан при напряжении стабилитрона. Конденсатор C2 является фильтрующим конденсатором, который фильтрует выпрямленное переменное напряжение.

Конденсаторный блок питания — рабочая анимация

Работа не требует пояснений в приведенной выше анимации. В положительный полупериод диоды D1 и D4 смещаются в прямом направлении, и ток течет через нагрузку. Выходное напряжение будет ограничено эффектом стабилитрона для диода D1. В отрицательный полупериод диоды D2 и D3 смещаются в прямом направлении, и выходное напряжение ограничивается эффектом стабилитрона диода D2.

Максимальный ток

Ток I = V/Z, где V — напряжение, а Z — импеданс.
Емкостное реактивное сопротивление X _C1 = 1/(2πfC) , где f — частота, а C — емкость.

• X _C1 = 1/(2 x 3,14 x 50 x 680 x 10 ^-9 ) = 4683 Ом
• x _{1 =} x _C1 // r ₁ = (x _C1 x R ₁ )/ (x _C1 + R ₁ ) = (4683 x 470 x ^{3 9. 0117 )/(4683 + 470 x 10 3 ) = 4637 Ом (параллельные сопротивления)}
• Напряжение стабилитрона, Vz = 12 В
• Вин = 230 В
• Падение диода, Vd = 0,7 В
• I = (Vin – Vd – Vz)/(X ₁ + R ₁ ) = (230 – 0,7 – 12)/(4637 + 100) = 0,046 А = 46 мА.

Номинальные параметры компонентов для питания 12 В, 40 мА

• В соответствии с приведенными выше расчетами C1 = 680 нФ, 400 В
• В _X1 = X ₁ x I = 4637 x 0,046 = 213,3 В
• P _R1 = I ² R = V ² /R = (213,3) ² /470 000 = 0,1 Вт
• R ₁ = 470 кОм, 0,25 Вт
• P _R2 = I ² R = (0,046) ² x 100 = 0,2116 Вт
• R ₂ = 100 Ом, 0,5 Вт
• Мощность стабилитрона, Pz = Vz x Imax = 12 x 0,046 = 0,552 Вт
• D1, D2 = 12 В, стабилитрон 1 Вт
• D3, D4 = 1N4007 , начиная с 1000В PIV

Примечание: Лучше выбирать резисторы с номинальной мощностью, превышающей двойную рассеиваемую мощность.