Бестрансформаторное сетевое питание
Схемы бестрансформаторного питания: с балластным резистором, с балластным конденсатором, с импульсным преобразователем
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“.
Сегодня мы рассмотрим несколько схем, предназначенных для питания радиолюбительских устройств без использования сетевого трансформатора – бестрансформаторные источники питания.
Сразу отмечу, что такие источники питания представляют определенную опасность для человека – неосторожное обращение и неминуемое поражение электрическим током. Такие схемы стоит применять только если обеспечивается их надежная изоляция и не требуется постоянное присутствие человека.
Кроме того, использовать такие источники питания целесообразно только при небольших токах нагрузки.
Сегодня мы рассмотрим два типа таких схем:
– с балластным конденсатором
Есть еще третий вариант – с импульсным AC/DC преобразователем, но они более сложны, и требуют применения специализированных микросхем.
Балластные резисторы и конденсаторы гасят излишек сетевого напряжения. Поэтому, резисторы должны быть большой мощности, а конденсаторы – должны быть пленочными (к примеру К73-17) и рабочим напряжением не менее 630 вольт.
Все схемы несложные, и особых пояснений не требуют.
Первая схема:
Диоды VD1-VD4 должны выдерживать обратное напряжение не ниже 400 вольт.
Резисторы R1, R2 – балластные для стабилитрона.
R3 – выбирается с учетом, чтобы выходное напряжение не изменялось при любом токе нагрузки.
С1, R3, С2 – фильтр сглаживающий пульсации.
Вторая схема:
Аналогично первой схеме, но параллельно включенные резисторы заменяются включенными последовательно.
RC фильтр заменен LC фильтром.
Третья схема:
Классическая схема источника питания с балластным конденсатором С1.
Резистор R1 – обязательный в подобных схемах, ограничивает начальный ток заряда конденсатора С2.
Резистор R2 разряжает конденсатор С1 при выключении от сети.
Сборку диодов VD1.1 и VD1.2 можно заменить на 1N4004…1N4007.
Конденсатор С2 сглаживает сетевые пульсации, С3 – устраняет ВЧ-помехи.
Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона и тока нагрузки.
Четвертая схема:
Стабилитроны VD3 и VD4 – выполняют предварительное ограничение напряжения и должны быть повышенной мощности (1-3 ватта).
Пятая схема:
Двухполупериодный выпрямитель с диодным мостом VD1 и светодиодной индикацией включения.
Резистор R3 определяет ток в нагрузке.
Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона и тока нагрузки.
Шестая схема:
Для полной симметрии схемы необходим одинаковый ток нагрузки по цепям +5 вольт и -5 вольт.
Седьмая схема:
Разделение выходного напряжения на две отдельные ветви для исключения взаимных помех.
Подойдет для питания микроконтроллера или управления тиристором.
Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение на уровне 5,6 вольт, диоды VD2 и VD3 снижают его до +4,8 … +5 вольт.
Восьмая схема:
Получение двух напряжений от источника питания.
Суммарный ток нагрузки состоит из токов двух каналов.
При значительных колебаниях тока нагрузки стабилизатор следует выбирать повышенной мощности.
Девятая схема:
Вместо одного, применяются два балластных конденсатора, что позволяет выбирать их с меньшим рабочим напряжением.
Ну а напоследок, все-таки приведу одну схему импульсного бестрансформаторного преобразователя напряжения:
Типовая схема включения импульсного AC/DC преобразователя напряжения на специализированной микросхеме фирмы ROHM.
Схемы бестрансформаторного сетевого питания микроконтроллеров
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
БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ БП НА 5В
Это достаточно простая схема бестрансформаторного блока питания. Устройство выполнена на доступных элементах и в предварительной наладке не нуждается. В качестве диодного выпрямителя использован готовый мост серии КЦ405В(Г), также можно использовать любые диоды с напряжением не менее 250 вольт. Электросхема показана на рисунке:
Неполярный конденсатор подобрать на 400-600 вольт, от его емкости зависит сила тока на выходе. Резистор с сопротивлением от 75 до 150 килоом. После диодного моста напряжение порядка 100 вольт, его нужно уменьшит. Для этих целей использован отечественный стабилитрон серии Д814Д.
После стабилитрона уже получаем напряжение 9 вольт, можно также использовать буквально любые стабилитроны на 6-15 вольт. На выходе использован типовой микросхемный стабилизатор на 5 вольт, вся основная нагрузка лежит именно на нем, поэтому стабилизатор следует прикрутить на небольшой теплоотвод, желательно заранее намазав термопастой.
Полярные конденсаторы предназначены для гашения и фильтрации сетевых помех. Устройство работает очень стабильно, но имеет всего один недостаток — малый выходной ток. Ток можно увеличить подбором конденсатора и резистора, в токогасящей цепи. Печатная плата и схема — в архиве.
Устройство сейчас активно используется для маломощных конструкций. Выходной ток достаточно велик, чтобы зарядить мобильный телефон, питать светодиоды и небольшие лампы накаливания. Видео с экспериментами и замерами приводим ниже:
Однако учтите, что из-за отсутствия сетевого трансформатора, есть риск удара током фазы, поэтому все токонесущие элементы БП и девайса, что к нему подключен, должны быть тщательно изолированны! Автор статьи — АКА (Артур).
Форум по источникам питания
Обсудить статью БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ БП НА 5В
Бестрансформаторный блок питания своими руками
Бестрансформатные блоки питания отличаются своей простотой и распространенностью. Они часто применяются, как зарядные устройства в китайских фонариках и т.п. Сегодня мы соберем простейший бестрансформаторный блок питания своими руками. Схема такого блока содержит минимум компонентов, а изготовить ее сможет даже начинающий радиолюбитель.
Бестрансформаторный блок питания своими руками
Схема бестрансформаторного блока питания на 5 вольт.
Этот блок питания состоит из гасящего конденсатора на 0,33мкФ с напряжением более 250В, диодного моста, стабилитрона на 8В, и стабилизатора 7805 на 5В.
Применение стабилитрона обязательно, без него стабилизатор на 5В выйдет из строя. Пара конденсаторов — сглаживают пульсирующее напряжение. Диоды применять можно любые с напряжением не менее 250В и током в 1А. В данном случае, использовалась диодный мост DF06S. Подобрать стабилитрон тоже не составит труда, отлично подходят любые от 6 до 15В. В нашем случае применялся стабилитрон Д814А. Стабилизатор использовался AZ78M05D.
Вот, что в итоге получилось.
Вид с обратной стороны платы.
В процессе работы этот простой бестрансформаторный блок питания совсем не нагревается, все компоненты остаются холодными. Сила тока такого зарядного очень небольшая.
При сборке этой схемы необходимо учитывать, что некоторые ее элементы находятся под опасным для жизни напряжением!
Вконтакте
Одноклассники
comments powered by HyperCommentsБестрансформаторный источник питания. Схема и описание
В данной статье приведены две принципиальные схемы бестрансформаторного источника питания. Один из них построен на основе конденсаторного делителя и рассчитан на 5 вольт и ток нагрузки до 0,3 ампер. Второй предназначен для электронно-механических часов и представляет собой своеобразный источник бесперебойного питания на 1,5 вольт.
Бестрансформаторного источника питания на 5В
Первая схема источник питания на 5 вольт содержит делитель напряжения, построенный на конденсаторе С1 (неполярный, бумажный) и конденсаторах С2 и СЗ (электролитических), которые формируют неполярное плечо общей емкостью 100 микрофарад.
Два левых по схеме диода диодного моста VD1 являются поляризующими по отношению к конденсаторной цепи. При указанных номиналах элементов, ток короткого замыкания составляет примерно 0,6А, а напряжение имеющееся на выводах конденсатора С4 при отсутствие какой-либо нагрузки составляет 27 В.
Бестрансформаторный источник питания для часов
Для работы большинства электро-механических часов, как правило применяют батарейку на 1,5В. Описываемый в данной статье бестрансформаторный источник питания формирует постоянное напряжение 1,45 В при усредненном токе нагрузки около 1мА.
Переменное напряжение, полученное с конденсаторного делителя С1 и С2, выпрямляется модулем на элементах VD1, VD2 и СЗ. Транзистор VT1, подключенный по типу эмиттерного повторителя, и батарейка Bat1 формируют стабилизатор напряжения. Uвых. бестрансформаторного блока питания можно рассчитать как разницу напряжение батарейки минус Uпаден. на транзисторе VT1 (эмиттерный переход). При отсутствии нагрузке, напряжение на конденсаторе СЗ не более 12 вольт.
Благодаря данной схеме срок службы батарейки значительно продлевается, поскольку ток потребления в h31э раз (транзистора VT1) меньше тока потребления часов. Фактически замену батарейки придется совершать не из-за ее разрядки, а по иным причинам, к примеру, высыхания содержимого или саморазрядки.
В случае отсутствия напряжения в электросети, батарея начинает питать часы сквозь открытый эмиттерный переход, так как транзистор в это время выходит из режима эмиттерного повторителя. Конденсатор С4 установлен для нормализации работы часов в случае сильной разрядке Bat1
Бестрансформаторный блок питания | KAVMASTER
Данная схема бестрансформаторного блока питания для светодиодов и светодиодной ленты достаточно проста и эффективна. Собрать её можно как навесным монтажом так и изготовить для неё печатную плату. Схема блока питания проверенна и полностью рабочая, а с помощью простой формулы для расчета гасящего конденсатора (балластового), можно легко подобрать необходимый ток для питания светодиодов.
Схема бестрансформаторного блока питания
В данной схеме, используется балластовый конденсатор C1, который гасит сетевое напряжение, после чего, ток поступает на диодный выпрямитель собранный на диодах VD1-VD4. Конденсатор C2 используется в качестве фильтра. Для быстрой разрядки конденсаторов C1 и С2, в схеме предусмотрены резисторы R2 и R3. Резистор R1 ограничивает ток при включении нагрузки.
[ads1]
Перед сборкой схемы, необходимо рассчитать конденсатор C1 так как именно от его номинала, зависит ток который блок питания способен обеспечить. Для расчета госящего конденсатора, используют простую формулу:
С = 3200∙I/Uc где:
- I — ток нагрузки в A
- Uc — напряжение сети
- С — в микрофарадах
Для примера, светодиодная лента длиной 30 см. по параметрам, потребляет ток максимум 400 Ma, но конечно же не желательно питать её максимальным током, ограничим его до 150 Ma. Напряжение сети составляет 230 вольт, значит нам нужно 3200×0.15÷230=2.08 мкФ.
Теперь осталось подобрать номинал конденсатора близких к расчетному, это будет 2.2 мкФ не менее 400 Вольт! На этом все, осталось только применить его по назначению.
Внимание! Данная схема бестрансформаторного блока питания, не имеет гальванической развязки с питающей сетью. Поэтому будьте осторожны при монтаже данной схемы, соблюдайте технику безопасности! Все соединения элементов, должны быль изолированны или помещены в пластиковых корпус!
>> Светодиодные ленты и блоки питания <<
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
Сильноточная бестрансформаторная цепь питания
Простая конфигурация бестрансформаторной цепи питания, представленная ниже, способна обеспечить высокий ток при любом заданном фиксированном уровне напряжения. Идея, похоже, решила проблему получения высокого тока от емкостных источников питания, которая раньше казалась сложной задачей. Я предполагаю, что я первый, кто это изобрел.
Введение
В этом блоге я обсуждал несколько бестрансформаторных цепей питания, которые подходят только для приложений с низким энергопотреблением и имеют тенденцию становиться менее эффективными или бесполезными при сильноточных нагрузках.
В вышеуказанной концепции используются высоковольтные полипропиленовые конденсаторы для понижения сетевого напряжения до необходимого уровня, однако она не может повысить уровни тока в соответствии с любым желаемым конкретным применением.
Хотя, поскольку ток прямо пропорционален реактивному сопротивлению конденсаторов, это означает, что ток можно снять, просто подключив больше конденсаторов параллельно. Но это создает риск возникновения высоких начальных импульсных токов, которые могут мгновенно разрушить задействованную электронную схему.
Добавление конденсаторов для увеличения тока
Таким образом, добавление конденсаторов может помочь увеличить текущие характеристики таких источников питания, но сначала необходимо позаботиться о коэффициенте перенапряжения, чтобы схема была пригодной для практического использования.
Схема сильноточного бестрансформаторного источника питания, описанная здесь, мы надеемся, эффективно справляется с выбросами, возникающими из-за переходных процессов питания, так что выход становится свободным от опасностей и обеспечивает требуемый источник тока при номинальных уровнях напряжения.
Все в цепи остается таким же, как и его старая копия, за исключением включения симистора и стабилитрона, который на самом деле представляет собой ломовую сеть, используемую для заземления всего, что превышает номинальное напряжение.
В этой схеме выход, как мы надеемся, обеспечит стабильное напряжение около 12+ вольт при токе около 500 мА без опасности случайного притока напряжения или тока.
ВНИМАНИЕ: ЦЕПЬ НЕ ИЗОЛИРОВАНА ОТ СЕТИ И ПОЭТОМУ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ПОВЫШЕННЫЙ РИСК ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ, НЕОБХОДИМО ПРИНЯТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ.
ОБНОВЛЕНИЕ: лучшая и более продвинутая конструкция может быть изучена в этой цепи бестрансформаторного источника питания с контролируемым переходом через нуль
Список деталей
- R1 = 1M, 1 / 4W
- R2, R3 = 1K, 1/4 WATT
- C1 —- C5 = 2 мкФ / 400 В PPC, КАЖДЫЙ
- C6 = 100 мкФ / 25 В
- Все ДИОДЫ = 1N4007
- Z1 = 15 В, 1 Вт
- TRIAC = BT136
Аккуратно нарисованная печатная плата для Вышеупомянутый сильноточный бестрансформаторный источник питания можно увидеть ниже, он был разработан Mr.Патрик Брюн, один из ярых последователей этого блога.
Обновление
Более глубокий анализ схемы показал, что симистор сбрасывает значительную величину тока, ограничивая выбросы и контролируя ток.
Подход, используемый в приведенной выше схеме для управления напряжением и выбросом, является отрицательным с точки зрения эффективности.
Для получения желаемых результатов, предложенных в вышеприведенной конструкции, и без шунтирования драгоценных усилителей, необходимо реализовать схему с прямо противоположным откликом, как показано выше.
Интересно, что здесь симистор не настроен на сброс мощности, а подключен таким образом, что он отключает питание, как только выход достигает указанного безопасного предела напряжения, который определяется каскадом BJT.
Новое обновление:
В приведенной выше модифицированной конструкции симистор может не работать должным образом из-за его довольно неудобного расположения. На следующей диаграмме предлагается правильно настроенная версия вышеуказанного, которая, как ожидается, будет работать в соответствии с ожиданиями. В эту конструкцию мы включили тиристор вместо симистора, так как устройство расположено после мостового выпрямителя, и поэтому вход имеет форму пульсаций постоянного тока, а не переменного тока.
Улучшение вышеуказанной конструкции:
В вышеупомянутой схеме бестрансформаторного источника питания на базе SCR выход защищен от перенапряжения через SCR, но BC546 не защищен.Чтобы обеспечить полную защиту всей схемы вместе с каскадом драйвера BC546, к каскаду B546 необходимо добавить отдельный каскад запуска с низким энергопотреблением. Измененную конструкцию можно увидеть ниже:
Вышеупомянутую конструкцию можно улучшить, изменив положение SCR, как показано ниже:
До сих пор мы изучили несколько конструкций бестрансформаторных источников питания с сильноточными характеристиками, а также узнали относительно их различных режимов конфигурации.
Ниже мы пойдем немного дальше и узнаем, как создать схему с переменной версией, используя SCR.Объясненная конструкция не только обеспечивает возможность получения бесступенчатого выходного сигнала, но также имеет защиту от перенапряжения и, следовательно, становится более надежной при использовании предполагаемых функций.
Схему можно понять из следующего описания:
Работа схемы
Левая часть схемы нам хорошо знакома, входной конденсатор вместе с четырьмя диодами и конденсатор фильтра образуют части общего, ненадежная схема бестрансформаторного питания фиксированного напряжения.
Выход из этой секции будет нестабильным, подверженным импульсным токам и относительно опасным для работы чувствительных электронных схем.
Часть схемы на правой стороне предохранителя превращает его в совершенно новый, изысканный дизайн.
The Crowbar Network
На самом деле это ломовая сеть, введенная для некоторых интересных функций.
Стабилитрон вместе с R1 и P1 образует своего рода фиксатор напряжения, который определяет, при каком уровне напряжения должен срабатывать тиристор.
P1 эффективно изменяет напряжение стабилитрона от нуля до максимального значения, поэтому здесь предполагается, что оно равно нулю до 24 В.
В зависимости от этой настройки устанавливается напряжение зажигания SCR.
Предположим, что P1 устанавливает диапазон 12 В для затвора SCR, как только сеть включается, выпрямленное напряжение постоянного тока начинает развиваться на D1 и P1.
В момент, когда он достигает отметки 12 В, тиристор получает достаточное напряжение срабатывания и мгновенно проводит ток, замыкая выходные клеммы.
Короткое замыкание на выходе приводит к падению напряжения до нуля, однако в тот момент, когда падение напряжения становится ниже установленной отметки 12 В, SCR блокируется от требуемого напряжения затвора и возвращается в непроводящее состояние …. ситуация снова позволяет напряжению повышаться, и SCR повторяет процесс, следя за тем, чтобы напряжение никогда не превышало установленный порог.
Включение конструкции лома также обеспечивает выход без перенапряжения, поскольку тиристор никогда не пропускает перенапряжения на выход при любых обстоятельствах, а также позволяет работать с относительно более высокими токами.
Принципиальная схема
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 запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!
Бестрансформаторный источник питания | Электронные схемы
Трансформаторы незаменимы в области электроники. Но необходимость в громоздких и дорогих компонентах, таких как трансформатор, может быть устранена в схемах, включающих слаботочные микросхемы, за счет использования схемы, представленной здесь. Поиск способа уменьшить перегрузку электричеством, которое устройство должно потреблять, а затем преобразовывать через трансформатор, полезно для дома, особенно если вы используете план электричества для дома с оплатой по мере поступления.Экономия денег на электричестве важна для тех семей, которым необходимо поддерживать низкие денежные расходы, используя различное энергосберегающее оборудование и находя более эффективные способы использования электроэнергии, которые подходят им. Этого можно достичь, если посмотреть на все области экономии электроэнергии. те в долгосрочной перспективе. Это также делает продукты, использующие эту схему, более жизнеспособными в домашних условиях.
Помимо компактности и универсальности, эта схема также имеет низкую стоимость и способна подавать практически любое напряжение в диапазоне от 3 до 24 В при выборе подходящих значений компонентов.Выход достаточно регулируется.
Рис.1. однополярный источник питания постоянного тока
На рис. 1 показан источник питания постоянного тока с одной полярностью. R1 используется в качестве последовательного понижающего преобразователя. D1 выпрямляет напряжение, полученное через R2, в то время как D2 стабилизирует выход до заданного напряжения. C1 фильтрует выход.
| ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ | |
| R1 | 100 К |
| R2 | (см. Таблицу) 10Вт |
| C1 | (см. Таблицу) 25В |
| C2 | 0.22 мкФ |
| D1 | IN4001 |
| D2 | (см. Таблицу) 250 мВт |
| DS1 | ЛАМПА НЕОНОВАЯ |
Некоторым ИС требуется двойной источник питания постоянного тока. Для этого можно использовать схему, показанную на рис. 2. R1 снижает напряжение. что, в свою очередь, исправляется D1. D2 стабилизирует напряжение, а C2 фильтрует его. Полярность D1, D2 и C1 меняет местами для получения отрицательного напряжения. Неоновая лампа указывает на наличие сети.
Рис.2. Источник питания постоянного тока с двойной полярностью
Значения R2, C1 и D2 зависят от требуемого выходного напряжения (см. Таблицу)
Обе цепи способны обеспечивать ток 25 мА. Они продолжают обеспечивать заданное напряжение, даже если напряжение в сети изменяется от 195 до 270 вольт. Таблица выбора подходящих компонентов приведена здесь.
| Таблица выбора компонентов | |||
| Выход | ВR2 | D2 | C1 |
| 3 В | 15 К | 3В | 220 мкФ |
| 6 В | 12 К | 6.2В | 220 мкФ |
| 9 В | 10 К | 9В | 220 мкФ |
| 12В | 10 К | 12 В | 470 мкФ |
| 15 В | 10 К | 15 В | 470 мкФ |
| 18 В | 10 К | 18 В | 1000 мкФ |
| 24 В | 8,2 К | 24 В | 1000 мкФ |
Схема может использоваться с слаботочными ИС.Схема была успешно протестирована с такими микросхемами, как UM3482, UM3484, UM66, UM3561, UM3562, NE555, LM741, LM748 и LM556. Схема способна обеспечивать ток около 25 мА.
Подача тока может быть увеличена примерно до 40-50 мА при использовании резистора 5,6 кОм, 2 Вт в качестве R2. Однако для этого потребуется использовать стабилитрон мощностью не менее 1 Вт.
Присылайте, пожалуйста, свои идеи, которые очень важны для нашего успеха…
3 Лучшие схемы бестрансформаторного инвертора
Как следует из названия, схема инвертора, которая преобразует входной постоянный ток в переменный, независимо от катушки индуктивности или трансформатора, называется бестрансформаторным инвертором.
Поскольку трансформатор на основе катушки индуктивности не используется, входной постоянный ток обычно равен пиковому значению переменного тока, генерируемого на выходе инвертора.
Этот пост помогает нам понять 3 схемы инвертора, предназначенные для работы без использования трансформатора, с использованием полной мостовой ИС и схемы генератора SPWM.
Бестрансформаторный инвертор с использованием IC 4047
Начнем с топологии H-Bridge, которая, вероятно, является самой простой по своей форме. Однако технически он не идеален и не рекомендуется, так как он разработан с использованием p / n-канальных МОП-транзисторов. МОП-транзисторы с P-каналом используются в качестве МОП-транзисторов с высокой стороны, а n-канальные — с нижней стороны.
Так как МОП-транзисторы с p-каналом используются на стороне высокого уровня, в начальной загрузке нет необходимости, и это значительно упрощает конструкцию. Это также означает, что эта конструкция не обязательно зависит от специальных микросхем драйверов.
Хотя дизайн выглядит круто и соблазнительно, у него есть несколько основных недостатков. Именно поэтому этой топологии избегают в профессиональных и коммерческих подразделениях.
Тем не менее, если он построен правильно, может служить цели для низкочастотных приложений.
Вот полная схема, использующая IC 4047 в качестве генератора частоты нестабильного тотемного полюса
Список деталей
Все резисторы имеют мощность 1/4 Вт 5%
- R1 = 56k
- C1 = 0.1 мкФ / PPC
- IC pin10 / 11 резистор = 330 Ом — 2 шт.
- MOSFET резисторы затвора = 100 кОм — 2 шт.
- Оптопары = 4N25 — 2 шт.
- MOSFET с верхним каналом P = FQP4P40 — 2 шт.
- N- Канальные МОП-транзисторы = IRF740 = 2 шт.
- Стабилитроны = 12 В, 1/2 Вт — 2 шт.
Следующая идея также представляет собой схему с h-мостом, но в ней используются рекомендуемые n-канальные МОП-транзисторы. Схема была запрошена г-ном Ральфом Вихертом
Основные характеристики
Привет из Сент-Луиса, штат Миссури.
Хотели бы вы сотрудничать в проекте инвертора? Я заплачу вам за дизайн и / или ваше время, если хотите.
У меня Prius 2012 и 2013 годов, а у мамы Prius 2007 года выпуска. Prius уникален тем, что он имеет высоковольтную аккумуляторную батарею 200 В постоянного тока (номинальное). Владельцы Prius в прошлом подключались к этой аккумуляторной батарее со стандартными инверторами для вывода собственного напряжения и запуска инструментов и приборов. (Здесь, в США, 60 Гц, 120 и 240 В переменного тока, как я уверен, вы знаете).Проблема в том, что эти инверторы больше не производятся, но Prius все еще существует.
Вот пара инверторов, которые использовались в прошлом для этой цели:
1) PWRI2000S240VDC (см. Приложение) Больше не производится!
2) Emerson Liebert Upstation S (на самом деле это ИБП, но вы снимаете батарейный блок, номинальное напряжение которого составляло 192 В постоянного тока). (См. Приложение.) Больше не производится!
В идеале, я хочу разработать инвертор непрерывного действия мощностью 3000 Вт, чистый синусоидальный сигнал, выход 60 Гц, 120 В переменного тока (с разделенной фазой 240 В переменного тока, если возможно) и без трансформатора.Возможно пиковая мощность 4000-5000 Вт. Вход: 180-240 В постоянного тока. Я знаю, что это список желаний.
Я инженер-механик, имею некоторый опыт построения схем, а также программирования микроконтроллеров Picaxe. У меня просто нет большого опыта в разработке схем с нуля. Я готов попробовать и потерпеть неудачу, если понадобится!
The Design
В этом блоге я уже обсуждал более 100 конструкций и концепций инверторов, вышеуказанный запрос можно легко выполнить, изменив один из моих существующих проектов и попробовав его для данного приложения.
Для любой бестрансформаторной конструкции должна быть пара основных вещей, включенных в реализацию: 1) инвертор должен быть полным мостовым инвертором, использующим полный мостовой драйвер, и 2) подаваемый входной источник постоянного тока должен быть равен требуемому выходу пиковый уровень напряжения.
С учетом двух вышеупомянутых факторов, базовая конструкция инвертора мощностью 3000 Вт может быть представлена на следующей диаграмме, которая имеет характеристику чистой синусоидальной формы выходного сигнала .
Функциональные детали инвертора можно понять с помощью следующих пунктов:
Базовая или стандартная конфигурация полного мостового инвертора формируется интегральной схемой полного моста IRS2453 и соответствующей сетью mosfet.
Расчет частоты инвертора
Функция этого этапа заключается в колебании подключенной нагрузки между МОП-транзисторами с заданной частотой, определяемой значениями сети Rt / Ct.
Значения этих синхронизирующих компонентов RC могут быть установлены по формуле: f = 1 / 1.453 x Rt x Ct, где Rt выражается в Омах, а Ct — в Фарадах. Он должен быть настроен на достижение 60 Гц для дополнения указанного выхода 120 В, в качестве альтернативы для спецификаций 220 В это может быть изменено на 50 Гц.
Этого также можно достичь с помощью практических проб и ошибок, оценив диапазон частот с помощью цифрового частотомера.
Для достижения чистого синусоидального сигнала затворы МОП-транзисторов нижнего уровня отсоединены от соответствующих каналов ИС и применяются через каскад буфера BJT, сконфигурированный для работы через вход SPWM.
Генерация SPWM
SPWM, обозначающая широтно-синусоидальную модуляцию импульса, сконфигурирована на основе ИС операционного усилителя и одного генератора ШИМ IC 555.
Хотя IC 555 сконфигурирован как ШИМ, выход ШИМ с его контакта № 3 никогда не используется, скорее треугольные волны, генерируемые на его временном конденсаторе, используются для вырезания SPWM. Здесь одна из выборок треугольной волны должна быть намного медленнее по частоте и синхронизирована с частотой основной ИС, в то время как другая должна быть более быстрой треугольной волной, частота которой по существу определяет количество столбов, которые может иметь SPWM.
Операционный усилитель сконфигурирован как компаратор и питается выборками треугольной волны для обработки требуемых SPWM.Одна треугольная волна, которая является более медленной, извлекается из распиновки Ct основной микросхемы IRS2453
. Обработка выполняется микросхемой операционного усилителя путем сравнения двух треугольных волн на ее входных выводах, и сгенерированный SPWM применяется к базам буферный каскад BJT.
Буферы BJT переключаются в соответствии с импульсами SPWM и гарантируют, что МОП-транзисторы нижнего уровня также переключаются по той же схеме.
Вышеупомянутое переключение позволяет выходному переменному току также переключаться с шаблоном SPWM для обоих периодов частотной формы сигнала переменного тока.
Выбор МОП-транзисторов
Поскольку указан бестрансформаторный инвертор мощностью 3 кВА, МОП-транзисторы должны иметь соответствующие номиналы для работы с этой нагрузкой.
МОП-транзистор 2SK 4124, указанный на схеме, на самом деле не сможет выдержать нагрузку 3 кВА, поскольку они рассчитаны на максимальную нагрузку 2 кВА.
Некоторые исследования в сети позволяют нам найти МОП-транзистор: IRFB4137PBF-ND , который выглядит хорошо для работы с нагрузкой более 3 кВА из-за его большой номинальной мощности 300 В / 38 ампер.
Поскольку это бестрансформаторный инвертор на 3 кВА, вопрос о выборе трансформатора отпадает, однако батареи должны иметь соответствующий номинал, чтобы вырабатывать минимум 160 В при умеренной зарядке и около 190 В при полной зарядке.
Автоматическая коррекция напряжения.
Автоматическая коррекция может быть достигнута путем подключения цепи обратной связи между выходными клеммами и распиновкой Ct, но на самом деле это может не потребоваться, потому что потенциометры IC 555 могут эффективно использоваться для фиксации RMS выходного напряжения, и один раз можно ожидать, что выходное напряжение будет абсолютно фиксированным и постоянным независимо от условий нагрузки, но только до тех пор, пока нагрузка не превышает максимальную мощность инвертора.
2) Бестрансформаторный инвертор с зарядным устройством батареи и управлением обратной связью
Вторая принципиальная схема компактного преобразователя трансформатора без включения громоздкого железного трансформатора обсуждается ниже. Вместо тяжелого железного трансформатора в нем используется индуктор с ферритовым сердечником, как показано в следующей статье. Схема разработана не мной, она была предоставлена мне одним из заядлых читателей этого блога г-ном Ритешем.
Конструкция представляет собой полноценную конфигурацию, включающую большинство функций, таких как детали обмотки ферритового трансформатора, ступень индикатора низкого напряжения, средство регулирования выходного напряжения и т. Д.
Объяснение вышеупомянутого дизайна еще не обновлено, я постараюсь обновить его в ближайшее время, а пока вы можете обратиться к диаграмме и прояснить свои сомнения с помощью комментариев, если таковые имеются.
Компактный бестрансформаторный инвертор мощностью 200 Вт # 3
Третий вариант ниже показывает схему инвертора мощностью 200 Вт без трансформатора (бестрансформаторный) с использованием входа 310 В постоянного тока. Это конструкция, совместимая с синусоидальной волной.
Введение
Инверторы, как мы знаем, — это устройства, которые преобразуют или, скорее, инвертируют источник постоянного тока низкого напряжения в выход переменного тока высокого напряжения.
Вырабатываемое высоковольтное выходное напряжение переменного тока обычно соответствует уровню напряжения местной сети. Однако процесс перехода с низкого напряжения на высокое неизменно требует использования массивных и громоздких трансформаторов. Есть ли у нас возможность избежать этого и создать бестрансформаторную схему инвертора?
Да, существует довольно простой способ реализации конструкции бестрансформаторного инвертора.
В основном инверторы, использующие батареи низкого напряжения постоянного тока, требуют повышения их до предполагаемого более высокого напряжения переменного тока, что, в свою очередь, требует включения трансформатора.
Это означает, что если бы мы могли просто заменить входной постоянный ток низкого напряжения на уровень постоянного тока, равный предполагаемому выходному уровню переменного тока, необходимость в трансформаторе могла бы быть просто устранена.
Принципиальная схема включает в себя высоковольтный вход постоянного тока для работы с простой схемой инвертора MOSFET, и мы можем ясно видеть, что здесь нет трансформатора.
Работа цепи
Постоянный ток высокого напряжения, равный требуемому выходному переменному току, полученный путем последовательного подключения 18 небольших 12-вольтных батарей.
Строб N1 от IC 4093, N1 настроен здесь как генератор.
Поскольку для ИС требуется строгое рабочее напряжение от 5 до 15 В, необходимый вход берется от одной из 12-вольтных батарей и подается на соответствующие выводы ИС.
Таким образом, вся конфигурация становится очень простой и эффективной и полностью устраняет необходимость в громоздком и тяжелом трансформаторе.
Все батареи рассчитаны на 12 В, 4 Ач, они довольно малы и даже при соединении вместе не занимают слишком много места.Их можно плотно сложить друг на друга, образуя компактный блок.
На выходе будет 110 В переменного тока при 200 Вт.
Список деталей
- Q1, Q2 = MPSA92
- Q3 = MJE350
- Q4, Q5 = MJE340
- Q6, Q7 = K1058,
- Q8, Q9 = J162
- NAND IC = 4093,
- D1 = 1N4148
- Батарея = 12 В / 4 Ач, 18 шт.
Обновление до синусоидальной версии
Вышеупомянутая простая схема бестрансформаторного инвертора 220 В может быть модернизирована до чисто синусоидального инвертора, просто заменив входной генератор схемой генератора синусоидальной волны, как показано ниже:
Список деталей для Синусоидальный генератор можно найти в этом посте.
Схема солнечного инвертора без трансформатора
Солнце является основным и неограниченным источником чистой энергии, которая доступна на нашей планете абсолютно бесплатно.Эта энергия в основном находится в форме тепла, однако люди открыли методы использования света этого огромного источника для производства электроэнергии.
Обзор
Сегодня электричество стало жизненной силой всех городов и даже сельской местности. Поскольку ископаемое топливо истощается, солнечный свет обещает стать одним из основных возобновляемых источников энергии, к которому можно получить доступ прямо из любого места и при любых обстоятельствах на этой планете бесплатно. Давайте узнаем один из методов преобразования солнечной энергии в электричество для нашей личной выгоды.
В одном из своих предыдущих постов я обсуждал схему солнечного инвертора, которая имела довольно простой подход и включала топологию обычного инвертора с использованием трансформатора.
Трансформаторы, как мы все знаем, громоздкие, тяжелые и могут стать довольно неудобными для некоторых приложений.
В данной конструкции я попытался исключить использование трансформатора за счет включения высоковольтных МОП-транзисторов и увеличения напряжения за счет последовательного соединения солнечных панелей. Давайте изучим всю конфигурацию с помощью следующих пунктов:
Как это работает
Глядя на приведенную ниже принципиальную схему бестрансформаторного инвертора на солнечных батареях, мы видим, что она в основном состоит из трех основных этапов, а именно.каскад генератора состоит из универсальной микросхемы IC 555, выходной каскад состоит из пары высоковольтных МОП-транзисторов и каскад подачи энергии, в котором используется батарея солнечных панелей, которая питается от B1 и B2.
Принципиальная схема
Поскольку ИС не может работать с напряжением более 15 В, она хорошо защищена понижающим резистором и стабилитроном. Стабилитрон ограничивает высокое напряжение от солнечной панели при подключенном стабилитроне 15 В.
Однако МОП-транзисторы могут работать с полным выходным напряжением солнечной батареи, которое может составлять от 200 до 260 вольт.В пасмурную погоду напряжение может упасть ниже 170 В. Поэтому, вероятно, на выходе можно использовать стабилизатор напряжения для регулирования выходного напряжения в таких ситуациях.
МОП-транзисторы относятся к типам N и P, которые образуют пару для реализации двухтактных действий и для генерации необходимого переменного тока.
МОП-транзисторы не указаны на схеме, в идеале они должны быть рассчитаны на 450 В и 5 ампер, вы встретите много вариантов, если немного погуглите в сети.
Используемые солнечные панели должны строго иметь напряжение холостого хода около 24 В при полном солнечном свете и около 17 В в периоды ярких сумерек.
Как подключить солнечные панели
Список деталей
R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0,1 мкФ
Диоды = 1N4148
R3 = 10K, 10 Вт,
R4, R5 = 100 Ом, 1/4 ватт
B1 и B2 = от солнечной панели
Z1 = 5,1 В 1 ватт
Используйте эти формулы для расчета R1, R2, C1 ….
Обновление:
Вышеупомянутая конструкция микросхемы 555 может быть не такой надежной и эффективной , очень надежную конструкцию можно увидеть ниже в виде полной схемы H-мостового инвертора.Можно ожидать, что эта конструкция обеспечит гораздо лучшие результаты, чем указанная выше схема 555 IC
Еще одно преимущество использования указанной схемы состоит в том, что вам не потребуется двойная система солнечных панелей, скорее для работы будет достаточно одного последовательного солнечного источника питания. приведенная выше схема для достижения выходного напряжения 220 В.
О компании Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем сайта: https: // www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!
— блог Мохана по электронике
Одна из основных проблем, которая должна быть решена в конструкции электронной схемы , — это производство низковольтного источника питания постоянного тока из переменного тока для питания схемы. Обычным методом является использование понижающего трансформатора для понижения 230 В переменного тока до желаемого уровня низкого напряжения переменного тока. Наиболее подходящим и недорогим методом является использование конденсатора падения напряжения последовательно с фазовой линией.
Для выбора конденсатора и конструкции схемы требуются некоторые технические знания и практический опыт, чтобы получить желаемое напряжение и ток. Обычный конденсатор не справится с этой задачей, поскольку устройство будет разрушено быстрым током от сети. Пики сети образуют дыры в диэлектрике , и конденсатор перестанет работать. Конденсатор класса X , предназначенный для использования в сети переменного тока, необходим для снижения напряжения переменного тока.
X Номинальный конденсатор 400 Вольт
Перед выбором капельного конденсатора необходимо понять принцип работы и принцип действия капельного конденсатора. Конденсатор класса X рассчитан на 250, 400, 600 В переменного тока. Также доступны версии для более высокого напряжения. Эффективное сопротивление (Z), сопротивление (X) и частота сети (50–60 Гц) являются важными параметрами, которые следует учитывать при выборе конденсатора.Реактивное сопротивление (X) конденсатора (C) на частоте сети (f) можно рассчитать по формуле
X = 1 / (2 ¶ фКл)
Например, реактивное сопротивление конденсатора 0,22 мкФ , работающего при частоте сети 50 Гц, будет X = 1 / {2 ¶ x 50 x 0,22 x (1 / 1,000,000)} = 14475,976 Ом или 14,4 килоом. Сопротивление конденсатора 0,22 мкФ рассчитывается как X = 1 / 2Pi.f. C. Где f — частота сети 50 Гц, а C — значение емкости конденсатора в фарадах.То есть 1 микрофарад равен 1/1000000 фарад, следовательно, 0,22 мкФ составляет 0,22 x 1/1000000 фарад. Следовательно, прямое сопротивление конденсатора составляет 14475,97 Ом или 14,4 кОм. Чтобы получить ток, я делю напряжение сети на прямое сопротивление в килоомах, то есть 230 / 14,4 = 15,9 мА.
Эффективный импеданс (Z) конденсатора определяется путем принятия сопротивления нагрузки (R) в качестве важного параметра. Импеданс можно рассчитать по формуле
Z = √ R + X
Предположим, что ток в цепи равен I, а напряжение сети равно V, тогда уравнение выглядит как
I = V / X
Таким образом, окончательное уравнение становится
I = 230 В / 14.4 = 15,9 мА.
Следовательно, если используется конденсатор 0,22 мкФ , рассчитанный на 230 В, он может передавать в цепь ток около 15 мА . Но для многих схем этого недостаточно. Поэтому для таких цепей рекомендуется использовать конденсатор 470 нФ , рассчитанный на 400 В, чтобы обеспечить необходимый ток.
X Номинальные конденсаторы переменного тока — 250 В, 400 В, 680 В переменного тока
Таблица, показывающая типы конденсаторов номиналом X, а также выходное напряжение и ток без нагрузки
Исправление
Диоды , используемые для выпрямления, должны иметь достаточное пиковое обратное напряжение (PIV). Пиковое обратное напряжение — это максимальное напряжение, которое диод может выдержать при обратном смещении. Диод 1N 4001 выдерживает до 50 Вольт, а 1N 4007 — до 1000 Вольт. Важные характеристики выпрямительных диодов общего назначения приведены в таблице.
Так что подходящий вариант — выпрямительный диод 1N4007. Обычно кремниевый диод имеет прямое падение напряжения 0,6 В. Номинальный ток (прямой ток) выпрямительных диодов также различается.Большинство выпрямительных диодов общего назначения серии 1N имеют номинальный ток 1 ампер.
Сглаживание постоянным током
Сглаживающий конденсатор используется для генерации постоянного тока без пульсаций. Сглаживающий конденсатор также называется конденсатором фильтра , и его функция заключается в преобразовании полуволнового / двухполупериодного выходного сигнала выпрямителя в плавный постоянный ток . Номинальная мощность и емкость — это два важных аспекта, которые следует учитывать при выборе сглаживающего конденсатора.Номинальная мощность должна быть больше, чем выходное напряжение без нагрузки источника питания. Значение емкости определяет количество пульсаций, которые появляются на выходе постоянного тока, когда нагрузка принимает ток. Например, двухполупериодный выпрямленный выход постоянного тока, полученный от сети переменного тока, 50 Гц, , работающей в цепи, потребляющей ток 100 мА, будет иметь размах колебаний 700 мВ от пика до пика в конденсаторе фильтра номиналом 1000 мкФ. Пульсация, возникающая в конденсаторе, прямо пропорциональна току нагрузки и обратно пропорциональна значению емкости.Лучше, чтобы пульсации были ниже 1,5 В от пика к пику при полной нагрузке. Поэтому для получения постоянного тока на выходе без пульсаций необходимо использовать конденсатор высокой емкости (1000 мкФ или 2200 мкФ) на 25 В или более. Если пульсация будет чрезмерной, это повлияет на функционирование цепи, особенно RF и IR цепи .
Регулировка напряжения
Стабилитрон используется для генерации регулируемого выхода постоянного тока . Стабилитрон предназначен для работы в области обратного пробоя.Если кремниевый диод имеет обратное смещение, достигается точка, в которой его обратный ток внезапно увеличивается. Напряжение, при котором это происходит, известно как значение «Лавина или стабилитрон» диода. Стабилитроны специально сделаны, чтобы использовать эффект лавинного для использования в ««опорного напряжения регуляторов. Стабилитрон может использоваться для генерации фиксированного напряжения путем пропускания через него ограниченного тока с помощью резистора (R) . R не оказывает серьезного влияния на выходное напряжение стабилитрона, и выходное напряжение остается стабильным опорным напряжением.Но важен ограничительный резистор R, без которого стабилитрон выйдет из строя. Даже при изменении напряжения питания R будет принимать любое избыточное напряжение. Значение R можно рассчитать по формуле
R = Vin — Vz / Iz
Где Vin — входное напряжение, Vz выходное напряжение и Iz ток через стабилитрон
В большинстве схем Iz поддерживается на уровне 5 мА. Если напряжение питания составляет 18 В, напряжение, которое должно быть понижено на R, чтобы получить выходное напряжение 12 В, составляет 6 вольт.Если максимально допустимый ток Зенера составляет 100 мА, тогда R будет пропускать максимальный желаемый выходной ток плюс 5 мА. Таким образом, значение R выглядит как
R = 18 — 12/105 мА = 6/105 x 1000 = 57 Ом
Номинальная мощность стабилитрона также является важным фактором, который следует учитывать при выборе стабилитрона. По формуле P = IV . P — мощность в ваттах, I ток в амперах и В, — напряжение.Таким образом, максимальная рассеиваемая мощность, которая может быть допущена в стабилитроне, — это напряжение стабилитрона, умноженное на ток, протекающий через него. Например, если стабилитрон 12 В пропускает ток 12 В постоянного тока и 100 мА, его рассеиваемая мощность составит 1,2 Вт. Поэтому следует использовать стабилитрон мощностью 1,3 Вт.
Светодиодный индикатор
Светодиодный индикатор используется как индикатор включения. Значительное падение напряжения (около 2 вольт) происходит на светодиоде при прохождении прямого тока. Падение прямого напряжения различных светодиодов показано в таблице.
Типичный светодиод может пропускать ток 30–40 мА без разрушения устройства. Нормальный ток, обеспечивающий достаточную яркость стандартного красного светодиода, составляет 20 мА. Но это может быть 40 мА для синих и белых светодиодов. Токоограничивающий резистор необходим для защиты светодиода от избыточного тока, протекающего через него. Величину этого последовательного резистора следует тщательно выбирать, чтобы предотвратить повреждение светодиода, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА.Токоограничивающий резистор можно выбрать по формуле
R = V / I
Где R — номинал резистора в Ом, , В, — напряжение питания, а I — допустимый ток в амперах. Для типичного красного светодиода падение напряжения составляет 1,8 В. Таким образом, если напряжение питания составляет 12 В (Vs), падение напряжения на светодиоде составляет 1,8 В (Vf), а допустимый ток составляет 20 мА (Если) , то значение последовательного резистора будет
. Vs — Vf / If = 12 — 1.8/20 мА = 10,2 / 0,02 А = 510 Ом.
Подходящее доступное сопротивление резистора 470 Ом . Но рекомендуется использовать резистор 1 кОм, чтобы продлить срок службы светодиода, даже если будет небольшое снижение яркости. Так как светодиод потребляет 1,8 вольт, выходное напряжение будет на 2 вольта меньше значения стабилитрона. Так что, если для схемы требуется 12 вольт, необходимо увеличить значение стабилитрона до 15 вольт. Приведенная ниже таблица представляет собой готовый счетчик для выбора ограничивающего резистора для различных версий светодиодов на разные напряжения.
Принципиальная схема
На приведенной ниже схеме показан простой безтрансформаторный источник питания. Здесь конденсатор 225 К (2,2 мкФ) 400 В X номиналом используется для падения напряжения 230 В переменного тока . Резистор R2 — это спускной резистор , который удаляет накопленный ток из конденсатора, когда цепь отключена. Без R2 есть шанс фатального удара при касании цепи. Резистор R1 защищает цепь от пускового тока при включении питания.Двухполупериодный выпрямитель, состоящий из D1-D4, используется для выпрямления переменного тока низкого напряжения на конденсаторе C1, а C2 удаляет пульсации постоянного тока. При такой конструкции на выходе будет доступно около 24 В при токе 100 мА. Эти 24 В постоянного тока можно отрегулировать до требуемого выходного напряжения с помощью подходящего стабилитрона мощностью 1 Вт. Лучше добавить предохранитель в фазную линию и MOV между фазной и нейтральной линиями в качестве меры безопасности в случае скачка напряжения или короткого замыкания в сети.
Осторожно: Строительство этого источника питания рекомендуется только лицам, имеющим опыт или компетентность в работе с сетью переменного тока. Поэтому не пытайтесь использовать эту схему, если у вас нет опыта работы с высоким напряжением.
В недостаток конденсаторного блока питания входят
1. Нет гальванической развязки. от сети. Поэтому выход из строя блока питания может повредить гаджет.
2. Слаботочный выход .С конденсаторным источником питания. Максимальный доступный выходной ток составляет 100 мА или меньше, поэтому это не идеальный вариант для работы с сильноточными индуктивными нагрузками.
3. Выходное напряжение и ток не будут стабильными при изменении входного переменного тока.
Осторожно
Следует проявлять особую осторожность при тестировании источника питания с помощью понижающего резистора. Не прикасайтесь к ни в каких точках печатной платы, так как некоторые точки имеют потенциал сети . Даже после выключения цепи избегайте касания точек вокруг падающего конденсатора, чтобы предотвратить поражение электрическим током . Следует проявлять особую осторожность при построении цепи, чтобы избежать короткого замыкания и возгорания. Между компонентами должно быть достаточно места. Сглаживающий конденсатор высокой емкости взорвется, а , если он подключен с обратной полярностью. Понижающий конденсатор не поляризован, поэтому его можно подключить к в любом направлении вокруг . Блок питания необходимо изолировать от остальной части цепи с помощью изоляторов. Схема должна быть размещена в металлическом корпусе , не касаясь каких-либо частей печатной платы в металлическом корпусе.Металлический корпус должен быть правильно заземлен.
Статья в формате Word — печать
Бестрансформаторная конструкция источника питания
Посетите dmohankumar.wordpress.com для статей и схем. Веб-сайт http://www.electroschematics.com
Посетите electroskan.wordpress.com, чтобы найти Hobby Circuits
Нравится:
Нравится Загрузка …
