Как рассчитать резистор для понижения напряжения: формулы и практические рекомендации

Как правильно подобрать номинал резистора для понижения напряжения. Какие формулы использовать для расчета сопротивления и мощности резистора. Как рассчитать падение напряжения на резисторе. Какие факторы нужно учитывать при выборе резистора.

Основные формулы для расчета резистора-делителя напряжения

При проектировании электронных схем часто возникает необходимость понизить напряжение с помощью резистивного делителя. Для правильного расчета такой цепи необходимо использовать следующие основные формулы:

• Формула расчета сопротивления резистора: R = U / I, где
  • R — сопротивление резистора (Ом)
  • U — падение напряжения на резисторе (В)
  • I — ток через резистор (А)
• Формула расчета падения напряжения на резисторе: U = I * R
• Формула расчета мощности, рассеиваемой на резисторе: P = U * I = I^2 * R = U^2 / R

Последовательное и параллельное соединение резисторов

При использовании нескольких резисторов важно учитывать способ их соединения:

Последовательное соединение

При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются:

R общее = R1 + R2 + … + Rn

Параллельное соединение

При параллельном соединении общее сопротивление рассчитывается по формуле:

1/R общее = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn

Для двух резисторов формула упрощается:

R общее = (R1 * R2) / (R1 + R2)

Пошаговый алгоритм расчета резистора для понижения напряжения

При расчете резистора для понижения напряжения рекомендуется придерживаться следующего алгоритма:

1. Определить входное напряжение U вх и требуемое выходное напряжение U вых
2. Рассчитать необходимое падение напряжения на резисторе: U рез = U вх — U вых
3. Определить ток нагрузки I нагр
4. Рассчитать сопротивление резистора: R = U рез / I нагр
5. Рассчитать мощность, рассеиваемую на резисторе: P = U рез * I нагр
6. Выбрать ближайшее стандартное значение резистора с запасом по мощности

Учет допусков и температурных коэффициентов

При выборе резистора для понижения напряжения важно учитывать следующие факторы:

• Допуск резистора — отклонение реального сопротивления от номинала
• Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) — изменение сопротивления при нагреве
• Максимальное рабочее напряжение резистора
• Импульсная нагрузочная способность

Рекомендуется выбирать резисторы с меньшим допуском (1-5%) и низким ТКС для повышения стабильности параметров схемы.

Расчет мощности резистора с запасом

Чтобы обеспечить надежную работу схемы, мощность резистора следует выбирать с запасом 2-2.5 раза от расчетной. Это позволит компенсировать:

• Возможные скачки напряжения в сети
• Нагрев резистора во время работы
• Снижение надежности при длительной работе на пределе мощности

Например, если расчетная мощность резистора составляет 0.5 Вт, рекомендуется выбрать резистор мощностью 1-1.5 Вт.

Особенности расчета резисторов для светодиодов

При расчете токоограничивающего резистора для светодиода необходимо учитывать следующие параметры:

• Прямое напряжение светодиода U пр
• Прямой ток светодиода I пр
• Напряжение источника питания U пит

Формула для расчета сопротивления резистора:

R = (U пит — U пр) / I пр

При этом важно не превышать максимально допустимый ток светодиода, указанный в документации.

Онлайн-калькуляторы для расчета резисторов

Для упрощения расчетов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами:

• Калькулятор сопротивления резистора
• Калькулятор для расчета резисторов
• Калькулятор резистора для светодиода

Эти инструменты позволяют быстро рассчитать необходимые параметры резисторов с учетом различных исходных данных.

Практические рекомендации по выбору резисторов

При выборе резисторов для понижения напряжения следует руководствоваться следующими рекомендациями:

• Использовать резисторы с допуском не более 5% для точного понижения напряжения
• Выбирать резисторы с запасом по мощности в 2-2.5 раза от расчетной
• Учитывать максимальное рабочее напряжение резистора
• Для высоковольтных цепей использовать последовательное соединение нескольких резисторов
• При больших токах применять параллельное соединение резисторов для распределения мощности
• Обеспечивать достаточное охлаждение мощных резисторов

Часто задаваемые вопросы по расчету резисторов

Как рассчитать сопротивление резистора для светодиода?

Для расчета токоограничивающего резистора светодиода используется формула:

R = (U пит — U пр) / I пр, где

• U пит — напряжение источника питания
• U пр — прямое напряжение светодиода
• I пр — прямой ток светодиода

Как определить мощность резистора?

Мощность резистора рассчитывается по формуле:

P = U * I = I^2 * R = U^2 / R

Рекомендуется выбирать резистор с запасом по мощности в 2-2.5 раза от расчетной.

Какой допуск резистора выбрать?

Для большинства применений достаточно резисторов с допуском 5%. Для точных измерительных цепей рекомендуется использовать резисторы с допуском 1% или менее.

Как рассчитать делитель напряжения из двух резисторов?

Для расчета делителя напряжения используется формула:

U вых = U вх * R2 / (R1 + R2), где

• U вых — выходное напряжение
• U вх — входное напряжение
• R1, R2 — сопротивления резисторов делителя

Как понизить напряжение переменного и постоянного тока?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос,  как понизить напряжение, следует рассматривать в  ключе каждого из них отдельно.

Понижение напряжения постоянного тока

В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.

Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.

Рис. 1. Замена резистора или стабилитрона

На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.

Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами. К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока. Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.

Рис. 2. Понижение постоянного напряжения диодами

На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке. При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи.  Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Понижение напряжения переменного тока

Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.

К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня. Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем. Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.

С помощью трансформатора

Изменение величины напряжения при помощи электрических машин используется в блоках питания и подзарядных устройствах. Но чтобы понизить  вольтаж источника в такой способ, можно использовать различные типы преобразовательных трансформаторов:

• С выводом от средней точки – могут выдавать разность потенциалов как 220В, так и в два раза меньшее – 127В или 110В. От него вы сможете взять установленный номинал на те же 110В со средней точки. Это заводские изделия, которые массово устанавливались в старых советских телевизорах и других приборах. Но у этой схемы преобразователя имеется существенный недостаток – если нарушить целостность обмотки ниже среднего вывода, то на выходе трансформатора получится номинал значительно большей величины.

Рис. 3. Понижение трансформатором с отводом от средней точки

• Автотрансформатором – это универсальная электрическая машина, которая способна не только понизить вольтаж, но и повысить его до нужного вам уровня. Для этого достаточно перевести ручку в нужное положение и проследить полученные показания на вольтметре.

Рис. 4. Использование автотрансформатора

• Понижающим трансформатором
  с преобразованием 220В на нужный вам номинал или с любого другого напряжения переменной частоты. Реализовать этот метод можно как уже готовыми моделями трансформаторов, так и самодельными. За счет наличия большого количества инструментов и приспособлений, сегодня каждый может собрать трансформатор с заданными параметрами в домашних условиях. Более детально об этом вы можете узнать из соответствующей статьи: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html

Выбирая конкретную модель электрической машины, чтобы понизить напряжение, обратите внимание на характеристики конкретной модели по отношению к тем устройствам, которые вы хотите запитать.

Наиболее актуальными параметрами у трансформаторов являются:

• Мощность – трансформатор должен не только соответствовать, подключаемой к нему нагрузке, но и превосходить ее, хотя бы на 10 – 20%. В противном случае максимальный ток приведет к перегреву обмоток трансформатора и дальнейшему выходу со строя.
• Номинал напряжения – выбирается и для первичной, и для вторичной цепи. Оба параметра одинаково важны, так как, выбрав модель с входным напряжением на 200 или 190В, на выходе вы при питании от 220В получится пропорционально большая величина.
• Защита от поражения электротоком – все обмотки и выводы от них должны обязательно иметь достаточную изоляцию и защиту от прикосновения.
• Класс пыле- влагозащищенности – определяет устойчивость оборудования к воздействию окружающих факторов. В современных приборах обозначается индексом IP.

Помимо этого любой преобразователь напряжения, даже импульсный трансформатор, следовало бы защитить от токов короткого замыкания и перегрузки в обмотках. Это существенно сократит затраты на ремонт при возникновении аварийных ситуаций.

С помощью резистора

Для понижения напряжения в цепь нагрузки последовательно включается  делитель напряжения в виде активного сопротивления.

Основной сложностью в регулировке напряжения на подключаемом приборе является зависимость от нескольких параметров:

• величины напряжения;
• сопротивления нагрузки;
• мощности источника.

Если  вы будете понижать от бытовой сети, то ее можно считать источником бесконечной мощности и принять эту составляющую за константу. Тогда расчет резистора будет выполняться таким методом:

R = U_c/I — R_н ,

где

• R – сопротивление резистора;
• R_Н – сопротивление прибора нагрузки;
• I – ток, который должен обеспечиваться в номинальном режиме прибора;
•  U_C – напряжение в сети.

После вычисления номинала резистора можете подобрать соответствующую модель из имеющегося ряда. Стоит отметить, что куда удобнее менять потенциал при помощи переменного резистора, включенного в цепь. Подключив его последовательно с нагрузкой, вы можете подбирать положение таким образом, чтобы понизить напряжение до необходимой величины. Однако эффективным способ назвать нельзя, так как помимо работы в приборе, электрическая энергия будет просто рассеиваться на резисторе, поэтому этот вариант является временным или одноразовым решением.

Видео по теме

Маленькие хитрости. Часть 4. — КульбакиМастер.ru

 

Формулы для радиолюбительских расчетов.

Каждый уважающий себя радио-мастер обязан знать формулы для расчета различных электрических величин. Ведь при ремонте электронных устройств или сборке электронных самоделок очень часто приходится проводить подобные расчеты. Не зная таких формул очень сложно и трудоемко,  а порой и невозможно справиться с подобного рода задачей!

---

Как рассчитать емкость конденсатора, как рассчитать сопротивление резистора или узнать мощность устройства – в этом помогут формулы для радиолюбительских расчетов.

Первое, что нужно усвоить – ВСЕ ВЕЛЕЧИНЫ В ФОРМУЛАХ УКАЗЫВАЮТЬСЯ В АМПЕРАХ, ВОЛЬТАХ, ОМАХ, МЕТРАХ И КИЛОГЕРЦАХ.

 

Закон Ома.

Известный из школьного курса  физики ЗАКОН ОМА. На нем строится большинство расчетов в радиоэлектронике.  Закон Ома выражается в трех формулах:

                 I=U/R

                 U=IR

                 R=U/I

 

Где: I – сила тока (А),  U – напряжение (В),  R– сопротивление,  имеющееся в цепи (Ом).

Теперь рассмотрим на практике применение формул в радиолюбительских расчетах.

 

Как рассчитать сопротивление гасящего резистора.

Сопротивление гасящего резистора рассчитывают по формуле:  R=^U/I

Где:  U – излишек напряжения, который необходимо погасить (В),  I – ток потребляемый цепью или устройством (А).

 

Как рассчитать мощность гасящего резистора.

Расчет мощности гасящего резистора проводят по формуле:  P=I²R

Где I – ток потребляемый цепью или устройством (А), R– сопротивление резистора (Ом).

 

Как рассчитать напряжение падения на сопротивлении.

Напряжение падения на сопротивлении можно рассчитать  по формуле:  U_пад.=RI

Где R– сопротивление гасящего резистора (Ом), I– ток потребляемый устройством или цепью (А).

 

Как рассчитать ток потребляемый устройством  или цепью.

Рассчитать ток потребляемый устройством или цепью можно по формуле:  I=P/U

Где P– мощность устройства (Вт), U– напряжение питания устройства (В).

Как рассчитать мощность устройства в Вт.

Рассчитать мощность устройства в Вт. можно по формуле:   P=IU

Где I– ток потребляемый устройством (А), U– напряжение питания устройства (В).

 

Как рассчитать длину радиоволны.

Рассчитать длину радиоволны можно по формуле:  ƛ=300000/ƒ

Где  ƒ-частота в килогерцах, ƛ- длинна волны в метрах.

 

Как рассчитать частоту радиосигнала.

Частоту радиосигнала можно рассчитать по формуле:  ƒ=300000/ƛ

Где ƛ- длинна волны в метрах, ƒ – частота в килогерцах.

 

Как рассчитать номинальную выходную мощность звуковой частоты.

Рассчитать номинальную выходную мощность звуковоспроизводящего устройства (усилитель, проигрыватель и т.п.) можно по формуле:   P=U²_вых./ R_ном.

Где U² – напряжение звуковой частоты на нагрузке, R– номинальное сопротивление нагрузки.

 

И в завершении еще несколько формул.  По этим формулам, ведут расчет сопротивления и емкости резисторов и конденсаторов в тех случаях,  когда возникает необходимость в параллельном или последовательном их соединении.

 

Как рассчитать сопротивление двух параллельно включенных резисторов.

Расчет соединенных параллельно двух резисторов производят по формуле:  R=R₁R₂/(R₁+R₂)

Где R₁ и R₂  — сопротивление первого и второго резистора соответственно (Ом).

 

Как рассчитать сопротивление более двух включенных параллельно резисторов.

Расчет сопротивления включенных параллельно более чем двух резисторов проводят по формуле:  1/R=1/R₁+1/R₂+1/R_n…

Где R₁, R₂, R_n… — сопротивление первого, второго и последующих резисторов соответственно (Ом).

 

Как рассчитать емкость включенных параллельно двух или более конденсаторов.

Расчет емкости соединенных  параллельно нескольких конденсаторов проводят по формуле:  C=C₁+ C₂+C_n…

Где C₁ , C₂ и C_n– емкость первого, второго и последующих конденсаторов соответственно (мФ).

 

Как рассчитать емкость включенных  последовательно двух конденсаторов.

Расчет емкости двух соединенных  последовательно конденсаторов проводят по формуле:  C=C₁ C₂/C₁+C₂

Где C₁ и C₂ – емкость первого и второго конденсаторов соответственно (мФ).

 

Как рассчитать емкость включенных последовательно более двух конденсаторов.

Расчет емкости включенных последовательно более чем двух конденсаторов проводят по формуле:  1/C=1/C₁+1/C₂+1/C_n…

Где C₁, C₂ и C_n… — емкость первого, второго и последующих конденсаторов (мФ).

СЛЕДУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ: Виртуальный осциллограф

Рекомендуем посмотреть:

Программы для  радиолюбительских расчетов и измерений

Справочники по радиоэлектронике

---

Делитель напряжения на резисторах: онлайн калькулятор расчета

Схема делителя напряжения является простой, но в тоже время фундаментальной электросхемой, которая очень часто используется в электронике. Принцип работы ее прост: на входе подается более высокое входное напряжение и затем оно преобразуется в более низкое выходное напряжение с помощью пары резисторов. Формула расчета выходного напряжения основана на законе Ома и приведена ниже.

Классическая формула делителя напряжения

где:

• U_вх. — входное напряжение источника, В;
• U_вых. — выходное напряжение, В;
• R₁ — сопротивление 1-го резистора, Ом;
• R₂ — сопротивление 2-го резистора, Ом.

Схема классического делителя напряжения на 2 резистора

В калькулятор ниже введите любые три известных значения U_вх., U_вых. и R₁  и нажмите «Рассчитать», чтобы найти значение R₂.

Упрощения

Существует несколько обобщений, которые следует учитывать при использовании делителей напряжения. Это упрощения, которые упрощают оценку схемы деления напряжения.

Во-первых, если R₂ и R₁ равны, то выходное напряжение вдвое меньше входного напряжения. Это верно независимо от значений резисторов.

Итак, если R₁ = R₂, то получаем следующее уравнение:

Формула делителя напряжения, если сопротивления равны

Во-вторых, если R₂ на порядок больше чем R₁, то выходное напряжение U_вых будет очень близко к U_вх., то есть U_вх. ≈ U_вых. А на R₁ будет очень мало напряжения.

Формула делителя напряжения, если R2 на порядок больше R1

Во-третьих, если наоборот R₁ на порядок больше чем R₂, то U_вых будет очень маленьким по сравнению с U_вх, то есть будет стремиться к нулю. Практически все входное напряжение упадет в таком случае на R₁.

Вы можете воспользоваться онлайн калькулятором ниже, чтобы проверить как саму классическую формулу делителя напряжения, представленную на рисунке 1, так и вышеприведенные упрощения этой формулы.

Расчет резисторов для светодиодов и его сопротивление

Светодиоды все чаще используются нами в различных сферах. Они представляют собой полупроводниковый прибор, превращающий электрический ток в световое излучение.

Для получения света с их помощью, не надо применять специальные дополнительные преобразователи. Достаточно подать на него электрический ток. В этом моменте часто проблемы. Они чувствительны к большим скачкам тока, которые наблюдаются при включении.

Для защиты от таких скачков, в цепь включают специально подобранные резисторы.

Резисторы по праву считаются самыми распространенными радиоэлементами. Главная их характеристика состоит в сопротивлении, в двух словах, они препятствуют протеканию электрического тока.

Резисторы считаются пассивными элементами электрической цепи. Они могут быть постоянными, т.е. такими сопротивлениями, у которых протекание тока остается неизменным. И переменными, где величину сопротивления можно регулировать от 0 до его максимального значения. Их используют как токоограничительные элементы, делители напряжения, шунты для измерительных приборов, и тому подобное.

Основной параметр резистора – это его сопротивление. Сопротивление – это его свойство препятствовать протеканию электрического тока. Измеряемой характеристикой величины сопротивления есть Ом.

Расчет сопротивления для светодиодов

Как произвести расчет:

Для провидения расчета понадобится знать точные параметры светодиода и источника напряжения. Их можно прочитать в паспортных данных, или найти в интернете. По источнику питания нам понадобятся данные выходного напряжения.

По светодиоду, его номинальное напряжение и рабочий ток.

Возьмем, к примеру, простейшую схему на рисунке выше. У нас источник питания Uи = 12В, напряжение на светодиоде Uvd= 2В, номинальный рабочий ток светодиода будет Ivd = 0,02А, в справочнике эта величина может быть показана как 2мА.

Найдем падения напряжения на резисторе.

Для этого, отнимем от напряжения источника питания, падения на светодиоде:

• Ur= Uи – Uvd = 12 – 2 = 10В;

У нас выходит падение напряжения на резисторе 10 вольт.

Используя формулу закона Ома, найдем величину необходимого сопротивления цепи:

• R=U/I = 10/0.02 = 500 Ом.

Подставив в формулу значение напряжения и тока, мы получили величину сопротивления. После этого, находим по справочным таблицам, ближайшее стандартное значение. Если нет точного значения, лучше взять с небольшим запасом в большую сторону.

Расчет онлайн

Для расчета на онлайн-калькуляторе понадобятся все те же данные, что и для расчетов в ручном режиме. Это: напряжение источника питания, номинальный прямой ток и напряжение, количество светодиодов, и их схема подключения.

Ниже приведены ссылки на несколько источников с онлайн-калькуляторами:

1. http://forum220.ru/calc-res-led.php. На странице этого калькулятора вам подскажут, как можно найти номинальное прямое напряжение светодиода по цвету его света, если данные об этом отсутствуют.
2. http://cxem.net/calc/ledcalc.php. Этот калькулятор не только рассчитает вам значения сопротивления, но и предложит схему подключения. Это будет удобно в случае большого количества светодиодов.
3. http://h-t-f.ru/calk/online-calculator-for-resistor-leds. Калькулятор учитывает особенности соединения.

Принцип работы и область применения

Резисторы разной мощности

Принцип работы резистора построен на рассеивании мощности. Номинальной мощностью рассеивания является та мощность, которую резистор может рассеять не повреждаясь. Единица мощности – ватты.

Рассматривая роль резистора с точки зрения электротехники, мощность можно определить по формуле: Р=I ² * R, где P – мощность, I – значение силы тока, R – сопротивление резистора.

Резисторы являются важными элементами электрической цепи, главная их функция – это сопротивление протеканию электрического тока. Этим он способствует стабилизации и ограничении силы тока протекающей по цепи. Его часто используют в качестве балластного резистора, чтобы иметь возможность регулировать напряжение в цепи.

Резисторы, в том числе балластные, используются для поглощения некоторой части напряжения, выравнивают силы тока в различных участках цепи. Тем самым, они поддерживают стабильность напряжения.

Этот принцип используют в резисторах для светодиодов. Светодиоды чувствительны к большим скачкам тока, которые могут возникнуть при их включении, они могут привести их негодность. Включенный последовательно с ним токоограничивающий резистор, уменьшит ток до приемлемой величины.

Подключение и пайка

Светодиоды – это полупроводниковые приборы, при их подключении необходимо соблюдать полярность. При неправильном подключении они работать не будут, и довольно часто выходят со строя.

Анод имеет полярность +, катод соответственно -. Обычно, ножка катода немного меньше по длине. Часто, катод можно опознать по более толстой ножке внутри прибора. В любом случае, данные по контактам можно найти в справочной литературе.

Диоды также боятся перегрева во время пайки. Для пайки нельзя использовать мощные паяльники, лучше использовать приборы мощностью до 100 Вт.

Также, можно в качестве вспомогательных средств для охлаждения использовать пинцет. Он отведет часть тепла. Вместо пинцета, можно использовать и другие металлические инструменты.

Паяльник перед пайкой надо разогреть до его максимальной температуры. Было бы хорошо, чтобы его температура была в пределах 250-280 градусов Цельсия.

Сам процесс пайки одной ножки не должен превышать 4-5 секунд. При этом времени, прибор не успеет перегреться.

При монтаже светодиода на месте установки, старайтесь, чтобы контакты ближе к корпусу, оставались параллельны, как при выходе из производства. Изгибайте контакты небольшими радиусами, уступив подальше от корпуса. Собирайте их на твердом плоском материале. Предварительно, подготовьте отверстия для ножек светодиодов с помощью дрели.

Подбирая источник питания, следует помнить: чем больше разница рабочего напряжения светодиода и источника питания, тем меньше они будут подвержены влиянию скачков напряжения блока питания. Не забывайте устанавливать предохранители.

Если у вас безвыходные SMD светодиоды, у них вместо ножек для пайки контактные площадки. Эти площадки расположены на нижней части их корпуса. Паяют их маломощными паяльниками не более 15 ВТ.

Часто, для этой работы применяют специальное жало. Оно имеет разветвление на рабочем конце. Народные умельцы вместо специального жала наматывают тонкий медный провод на стандартное жало. Оптимальный диаметр такого провода 1 мм.

Легче всего проверить светодиоды с помощью тестера. Проверяется он как обычный диод. Его надо включить в прямом положении, чтобы между анодом и катодом пошло положительное напряжение. Многие современные цифровые приборы имеют встроенную возможность проверки диодов. Главное при проверке – соблюдать полярность.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Расчет резистора и конденсатора в бестрансформаторных источниках питания

В этом посте объясняется, как рассчитать номиналы резисторов и конденсаторов в цепях бестрансформаторных источников питания с использованием простых формул, таких как закон сопротивления.

Анализ емкостного источника питания

Прежде чем мы изучим формулу для расчета и оптимизации значений резистора и конденсатора в бестрансформаторном источнике питания, важно сначала подвести итог стандартной конструкции бестрансформаторного источника питания.

Ссылаясь на схему, различным задействованным компонентам назначаются следующие конкретные функции:

C1 — неполярный высоковольтный конденсатор, который вводится для снижения смертельного сетевого тока до желаемых пределов в соответствии со спецификацией нагрузки. Таким образом, этот компонент становится чрезвычайно важным из-за назначенной функции ограничения сетевого тока.

D1 — D4 сконфигурированы как мостовая выпрямительная сеть для выпрямления пониженного переменного тока из C1, чтобы сделать выход подходящим для любой предполагаемой нагрузки постоянного тока.

Z1 предназначен для стабилизации выхода до требуемых безопасных пределов напряжения.

C2 устанавливается для фильтрации любых пульсаций постоянного тока и создания идеально чистого постоянного тока для подключенной нагрузки.

R2 может быть дополнительным, но рекомендуется для устранения скачков напряжения при включении из сети, хотя предпочтительно этот компонент должен быть заменен термистором NTC.

Использование закона Ома

Все мы знаем, как работает закон Ома и как его использовать для нахождения неизвестного параметра, когда известны два других.Однако с емкостным типом источника питания, имеющим особенности и подключенными к нему светодиодами, расчет тока, падения напряжения и резистора светодиода становится немного запутанным.

Как рассчитать и вывести параметры тока и напряжения в бестрансформаторных источниках питания.

После тщательного изучения соответствующих шаблонов я разработал простой и эффективный способ решения вышеуказанных проблем, особенно когда используемый источник питания является бестрансформаторным или включает конденсаторы PPC или реактивное сопротивление для управления током.

Оценка тока в емкостных источниках питания

Обычно бестрансформаторный источник питания выдает выходной сигнал с очень низкими значениями тока, но с напряжениями, равными приложенной сети переменного тока (пока она не будет загружена).

Например, 1 мкФ, 400 В (напряжение пробоя) при подключении к сети 220 В x 1,4 = 308 В (после перемычки) будет производить максимальный ток 70 мА и начальное показание напряжения 308 Вольт.

Однако это напряжение будет демонстрировать очень линейное падение по мере того, как выход будет загружен, и ток будет поступать из резервуара «70 мА».

Мы знаем, что если нагрузка потребляет все 70 мА, это означает, что напряжение упадет почти до нуля.

Теперь, поскольку это падение линейно, мы можем просто разделить начальное выходное напряжение на максимальный ток, чтобы найти падения напряжения, которые могут возникнуть при различных величинах токов нагрузки.

Следовательно, деление 308 В на 70 мА дает 4,4 В. Это скорость, с которой напряжение будет падать на каждый 1 мА тока, добавляемого к нагрузке.

Это означает, что если нагрузка потребляет ток 20 мА, падение напряжения будет 20 × 4.4 = 88 вольт, поэтому на выходе теперь будет напряжение 308 — 62,8 = 220 вольт постоянного тока (после моста).

Например, если светодиод мощностью 1 Вт, подключенный напрямую к этой цепи без резистора, будет показывать напряжение, равное прямому падению напряжения светодиода (3,3 В), это связано с тем, что светодиод потребляет почти весь ток, доступный от конденсатора. Однако напряжение на светодиоде не падает до нуля, потому что прямое напряжение — это максимальное заданное напряжение, которое может упасть на нем.

Из приведенного выше обсуждения и анализа становится ясно, что напряжение в любом блоке питания несущественно, если ток выдачи мощности источника питания «относительно» низок.

Например, если мы рассмотрим светодиод, он может выдерживать ток от 30 до 40 мА при напряжениях, близких к его «прямому падению напряжения», однако при более высоких напряжениях этот ток может стать опасным для светодиода, поэтому все дело в поддержании максимального тока равный максимально допустимому пределу нагрузки.

Расчет номиналов резисторов

При расчете значений последовательных резисторов со светодиодами вместо прямого использования стандартной формулы для светодиодов мы можем сначала использовать указанное выше правило.

Это означает, что либо мы выбираем конденсатор, значение реактивного сопротивления которого обеспечивает только максимально допустимый ток для светодиода, и в этом случае можно полностью отказаться от резистора.

Если емкость конденсатора велика при более высоких выходных токах, то, вероятно, как обсуждалось выше, мы можем включить резистор, чтобы снизить ток до допустимых пределов.

Расчет резистора светодиода на 20 мА

Пример: на показанной диаграмме емкость конденсатора дает 70 мА макс. ток, который может выдержать любой светодиод. Используя стандартную формулу светодиод / резистор:

R = (напряжение питания VS — прямое напряжение светодиода VF) / ток светодиода IL,
= (220 — 3.3) /0.02 = 10.83K,

Однако значение 10.83K выглядит довольно огромным и значительно снизит яркость светодиода …. тем не менее расчеты выглядят абсолютно корректными …. так что мы упускаем что-то здесь ??

Я думаю, что здесь напряжение «220» может быть неправильным, потому что в конечном итоге светодиоду потребуется всего 3,3 В …. так почему бы не применить это значение в приведенной выше формуле и не проверить результаты? Если вы использовали стабилитрон, то здесь можно было бы применить значение стабилитрона.

Хорошо, мы снова.

R = 3,3 / 0,02 = 165 Ом

Теперь это выглядит намного лучше.

Если вы использовали, скажем, стабилитрон 12 В перед светодиодом, формулу можно рассчитать следующим образом:

R = (напряжение питания VS — прямое напряжение светодиода VF) / ток светодиода IL,
= (12 — 3.3) / 0,02 = 435 Ом,

Следовательно, номинал резистора для безопасного управления одним красным светодиодом будет около 400 Ом.

Определение тока конденсатора

Во всей бестрансформаторной конструкции, рассмотренной выше, C1 является одним из важнейших компонентов, размеры которого необходимо правильно подобрать, чтобы выходной ток от него был оптимально оптимизирован в соответствии со спецификацией нагрузки.

Выбор конденсатора высокой емкости для относительно меньшей нагрузки может увеличить риск чрезмерного импульсного тока, проникающего в нагрузку и вызывающего ее более раннее повреждение.

Правильно рассчитанный конденсатор, напротив, обеспечивает контролируемый импульсный бросок и номинальное рассеивание, сохраняя адекватную безопасность для подключенной нагрузки.

Использование закона Ома

Величину тока, которая может быть оптимально допустимой через бестрансформаторный источник питания для конкретной нагрузки, можно рассчитать с помощью закона Ома:

I = V / R

, где I = ток, В = Напряжение, R = Сопротивление

Однако, как мы видим, в приведенной выше формуле R является нечетным параметром, поскольку мы имеем дело с конденсатором в качестве элемента ограничения тока.

Чтобы взломать это, нам нужно получить метод, который будет переводить значение ограничения тока конденсатора в Ом или единицу сопротивления, чтобы можно было решить формулу закона Ома.

Расчет реактивного сопротивления конденсатора

Для этого мы сначала выясняем реактивное сопротивление конденсатора, которое можно рассматривать как эквивалент сопротивления резистора.

Формула для реактивного сопротивления:

Xc = 1/2 (pi) fC

, где Xc = реактивное сопротивление,

pi = 22/7

f = частота

C = емкость конденсатора в фарадах

Результат, полученный по приведенной выше формуле, выражается в Омах, которые можно напрямую подставить в наш ранее упомянутый закон Ома.

Давайте решим пример для понимания реализации приведенных выше формул:

Давайте посмотрим, какой ток конденсатор 1 мкФ может выдать на конкретную нагрузку:

У нас в руках следующие данные:

pi = 22/7 = 3,14

f = 50 Гц (частота сетевого переменного тока)

и C = 1 мкФ или 0,000001F

Решение уравнения реактивного сопротивления с использованием приведенных выше данных дает:

Xc = 1 / (2 x 3,14 x 50 x 0,000001)

= 3184 Ом приблизительно

Подставив это эквивалентное значение сопротивления в формулу закона Ома, мы получим:

R = V / I

или I = V / R

Предполагая V = 220 В (поскольку конденсатор предназначен для работы с напряжением сети.)

Получаем:

I = 220/3184

= 0,069 ампер или 69 мА приблизительно

Аналогичным образом можно рассчитать другие конденсаторы, зная их максимальную пропускную способность или номинальный ток.

Вышеупомянутое обсуждение всесторонне объясняет, как можно рассчитать ток конденсатора в любой соответствующей схеме, особенно в бестрансформаторных емкостных источниках питания.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВЫШЕУКАЗАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ НЕ ИЗОЛИРУЕТСЯ ОТ СЕТИ, ПОЭТОМУ ВСЕ АГРЕГАТ МОЖЕТ ПЛАВАТЬ ПО СРЕДСТВОМ СЕТИ НА ВХОДЕ, БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ ПРИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИИ ПОЛОЖЕНИЯ.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.Расчет делителя напряжения

Пожалуйста, посмотрите схему делителя напряжения, представленную здесь, и рассчитайте выходное напряжение с помощью калькулятора делителя напряжения по следующей формуле делителя напряжения:

V _выход = (V _дюйм x R ₂ ) / ( _{R 1} + R ₂ )

Здесь:

• В _в входное напряжение
• R1 — сопротивление 1-го резистора,
• R2 — сопротивление 2-го резистора,
• V _out — выходное напряжение.

В качестве альтернативы вы также можете использовать этот калькулятор делителя напряжения, чтобы получить любые 3 известных значения в цепи и вычислить 4-е.

---

Схема делителя потенциала — очень распространенная схема, используемая в электронике, где входное напряжение должно быть преобразовано в другое напряжение, меньшее, чем оно. Эта схема очень полезна для всех аналоговых схем, где требуются переменные напряжения, поэтому важно понимать, как эта схема работает и как рассчитывать значения резисторов.

Схема делителя напряжения — это очень простая схема, состоящая всего из двух резисторов (R1 и R2), как показано выше. Требуемое выходное напряжение (Vout) можно получить на резисторе R2. Используя эти два резистора, мы можем преобразовать входное напряжение в любое требуемое выходное напряжение, это выходное напряжение определяется значением сопротивления R1 и R2. Формулы для расчета Vout показаны ниже.

V _из = (V _дюйм x R ₂ ) / (R ₁ + R 77 2

Где, Vout = выходное напряжение Vin = входное напряжение и R1 = верхний резистор R2 = нижний резистор

Мы можем использовать вышеупомянутый калькулятор делителя напряжения для вычисления любого из значений, упомянутых в формулах делителя напряжения , но теперь давайте узнаем, как были получены эти формулы.Рассмотрим схему ниже, которую можно использовать для преобразования входного сигнала 5 В в выходное напряжение 3,3 В для анализа

Чтобы понять, как выводятся формулы потенциального дайвера, нам понадобится калькулятор закона Ома, согласно закону Ома падение напряжения в любом месте является произведением тока, протекающего по цепи, и сопротивления в ней.

Напряжение = Текущий ток × Сопротивление на напряжении

Давайте воспользуемся этим, чтобы вычислить входное напряжение (Vin) для вышеуказанной схемы.Здесь есть два резистора на входном напряжении Vin, следовательно,

Входное напряжение = ток × (сопротивление 1 + сопротивление 2)

Vin = I × (R1 + R2) ( 1)

Аналогичным образом рассчитаем выходное напряжение (Vout), здесь есть только один резистор (R2), следовательно,

Выходное напряжение = ток × сопротивление R2

Vout = I × R2 ( 2)

Если мы посмотрим на уравнения 1 и 2, мы можем заметить, что значение тока одинаковое, поэтому давайте перепишем

Уравнение 1 как, I = Vin / (R1 + R2)

Уравнение 2 как, I = Vout / R2

Поскольку ток, протекающий по цепи, постоянен, ток I останется одинаковым для обоих уравнений, поэтому мы можем приравнять их как

Вин / (R1 + R2) = Vout / R2

V _из = (V _дюйм x R ₂ ) / (R ₁ + R 77 2

Давайте проверим эту формулу делителя напряжения для указанной выше схемы, где Vin = 5 В, R1 = 1000 Ом и R2 = 2000 Ом.

Выход = (5 × 2000) / (1000/2000)

Выход = (10000) / (3000)

Выход = 3,3333 В

Еще одним важным фактором, который следует учитывать при выборе номиналов резистора, является его номинальная мощность (P) . Как только вы узнаете значения I (в зависимости от нагрузки), Vin, R1 и R2, сложите R1 и R2 вместе, чтобы получить R _ИТОГО , и используйте калькулятор закона Ома, чтобы узнать номинальную мощность (ватт), необходимую для резисторов. Или просто используйте формулы P = VI, чтобы определить номинальную мощность вашего резистора.Если не выбрана правильная номинальная мощность, резистор будет перегреваться и также может сгореть.

.