Бестрансформаторный блок питания:проверенный способ сократить расходы и занимать меньше места

Как правило, понижающий трансформатор или импульсный источник питания преобразует высокое напряжение сети переменного тока в низкое напряжение переменного тока. Затем он способствует преобразованию в желаемое низкое напряжение постоянного тока. Несмотря на эффективность, этот процесс является дорогостоящим и требует больше места при разработке или производстве продукта. И поэтому, чтобы уменьшить проблемы, мы используем бестрансформаторный блок питания. Сегодня мы более подробно рассмотрим бестрансформаторный блок питания. Таким образом, мы обсудим его рабочие типы и дадим простые схемы бестрансформаторного источника питания, которые вы можете попробовать.

Понижающий трансформатор

Что такое бестрансформаторный блок питания?

Как следует из названия, бестрансформаторный источник питания производит низкое постоянное напряжение из высокого переменного напряжения без трансформаторов или катушек индуктивности.

(индукторы)

Принцип работы

Принцип работы бестрансформаторного источника питания заключается в преобразовании высоковольтного однофазного переменного тока в низкое постоянное напряжение. В концепции используется схема делителя напряжения, работающая без катушек индуктивности или трансформаторов. Кроме того, цепь питания включает в себя такие процессы, как ограничение пускового тока, разделение напряжения, регулирование и выпрямление.

Схема выше работает следующим образом.

• Мы стремимся преобразовать однофазный переменный ток высокого напряжения (230/120 В) в необходимое низкое напряжение постоянного тока (5/3/12 В).
• Диоды выпрямляют и регулируют высокое напряжение переменного тока до низкого постоянного напряжения.
• Кроме того, конденсатор (в последовательном соединении с сетью переменного тока) ограничивает поток переменного тока из-за своего реактивного сопротивления. Таким образом, ток достигает определенного значения в соответствии с типом бестрансформаторного источника питания. Во всех случаях в источнике питания предпочтительнее использовать конденсатор с рейтингом X.
• Кроме того, резистор способствует рассеиванию избыточного тока и тепла.
• Затем мостовой выпрямитель снимает с цепи напряжение и в процессе выпрямления стабилизирует пиковое напряжение.
• Подключение к светодиодной лампочке, наконец, проверяет работу схемы.

Типы бестрансформаторных источников питания

Два основных типа бестрансформаторных источников питания включают:

Бестрансформаторный резистивный блок питания

В резистивном бестрансформаторном источнике питания используется гасящий резистор. Его сопротивление также помогает в удалении избыточного тепла. Часто рекомендуется использовать резистор с двойным номиналом, так как он рассеивает больше энергии.

Емкостный бестрансформаторный источник питания

И наоборот, емкостной бестрансформаторный источник питания имеет низкие потери мощности и тепловыделение. Здесь конденсатор с рейтингом X (на 400 В, 230 В или 600 В) является конденсатором, снижающим напряжение, и он сбрасывает избыточное напряжение.

<старт ="4">

Преимущества и недостатки использования бестрансформаторной схемы питания.

Преимущества

• Во-первых, его конструкция дешева и подходит для маломощных приложений по сравнению со схемами на основе трансформаторов.
• Кроме того, он менее громоздкий и компактный, поэтому требует меньше места.

Недостатки

• Бестрансформаторная цепь питания не может генерировать большой выходной ток (1 Ампер). Таким образом, он отдает предпочтение только приложениям, требующим тока меньше или равного 1 Ампер.
• Тогда отсутствует изоляция цепи от напряжения сети переменного тока, что представляет опасность для обработчика.
• Кроме того, чрезмерное тепловыделение влияет на выходное напряжение.
• Наконец, он допускает скачки напряжения, которые в конечном итоге могут вывести из строя схемы питания и силовые цепи.

К счастью, приведенные ниже примеры схем дают решения некоторых проблем. Итак, продолжайте читать.

Объяснение четырех простых схем бестрансформаторного источника питания

Базовый бестрансформаторный дизайн

Базовая бестрансформаторная схема

Схема работы и дизайн

• C1 снижает высокий уровень переменного тока (сеть 120 В или 220 В) до более низкого уровня постоянного тока для лучшей выходной нагрузки постоянного тока.
• Во-вторых, всякий раз, когда вы отключаете цепь от сетевого входа, R1 создает путь разряда для высокого напряжения C1. Таким образом, вы предотвращаете любой скачок напряжения на контактах вилки, когда C1 не подключен к основному источнику питания.
• Тогда D1-D4 являются мостовыми выпрямителями. Они преобразуют низкий переменный ток из C1 в низкий постоянный ток.
• Результирующее напряжение постоянного тока теперь высокое для большинства низковольтных устройств, кроме реле. Диод Зенера шунтирует высокое напряжение до рекомендованного значения, как вам нужно.
• Кроме того, у нас есть R2 в качестве токоограничивающего резистора. C1 обеспечивает короткое замыкание только на миллисекунды на входе сети переменного тока первого применения. Несколько миллисекунд допускают подачу переменного тока в цепь, но могут разрушить выходную нагрузку. Таким образом, R2 предотвращает повреждение.
• Наконец, C2 действует как конденсатор фильтра. Он генерирует плавные пульсации 100 Гц от мостовых выпрямителей до более чистого постоянного тока.

Переход на бестрансформаторный источник питания со стабилизированным напряжением

Здесь мы перейдем от емкостной цепи питания к бестрансформаторному источнику питания, стабилизированному переменным или безбросковым напряжением.

Схема перехода на стабилизированный по напряжению бестрансформаторный источник питания.

Схема/эксплуатация

• Диоды IN4007 выпрямляют сетевое напряжение, а конденсатор 10 мкФ/400 В фильтрует его. Тогда результирующее пиковое напряжение, выпрямленное из сети, достигает 310В.
• База TIP122 (вы также можете использовать MJE13005) настраивает сеть делителя напряжения, таким образом поддерживая требуемое выходное напряжение. Кроме того, вы можете получить 12 В, установив потенциометр 10 кОм на землю/эмиттер TIP122.
• Конденсатор 220 мкФ/50 В создает кратковременное нулевое напряжение на базе для переключения при выключении во включенной цепи.
• Кроме того, в период включения индуктор через катушку ограничивает попадание пусковых токов в цепь. Кроме того, он обеспечивает высокую устойчивость, тем самым предотвращая возникновение повреждений.

Вынос вы также можете использовать стабилизатор напряжения IC7805, чтобы получить приложенное пониженное напряжение или 5 В.

Бестрансформаторная схема источника питания с переходом через нуль

Наш третий проект в основном относится к емкостному бестрансформаторному источнику питания для обнаружения пересечения нуля. Это потому, что конденсаторы замыкаются на несколько миллисекунд, когда на них подается напряжение питания. После этого он заряжается и возвращается к указанному выходному уровню.

Схема проектирования и работы

Схема бестрансформаторного источника питания с пересечением нуля

Пересечение нуля в сети переменного тока

Основной потенциал переменного тока включает в себя циклы напряжения, которые возрастают и падают от нуля до максимума или наоборот в зависимости от полярности.

Таким образом, когда напряжение сети приближается к пику цикла, она имеет высокий ток и напряжение. Включение емкостного источника питания вызывает прорыв высокого напряжения через нагрузку постоянного тока и источник питания.

И наоборот, при переходе через ноль сеть получает слабое напряжение и ток по мере приближения к нулевой фазе. Таким образом, включение любого устройства сейчас безопасно и не может вызвать скачков тока.

Вкратце, включение емкостного источника питания при прохождении входного переменного тока через нулевую фазу предотвращает выброс тока.

Как это работает

• Включение питания изначально поддерживает выключенный симистор из-за отсутствия драйвера затвора. Кроме того, нагрузка, подключенная к мостовой сети, остается в выключенном состоянии.
• Затем напряжение питания с выхода конденсатора 105 В/400 В проходит через контакт 1/2 микросхемы Octo-couple, чтобы добраться до ИК-светодиода. ИК-светодиод помогает контролировать и обрабатывать ввод. Следовательно, когда схема обнаруживает, что цикл переменного тока приближается к точке пересечения нуля, внутренний переключатель переключается.
• Наконец, он запускает симистор, тем самым сохраняя включенное состояние устройства до тех пор, пока вы снова не включите или не выключите его.

Переключение бестрансформаторного источника питания с помощью IC 555

Окончательное решение предполагает использование IC 555 в его моностабильном режиме для регулирования броска импульса. Кроме того, IC 555 включает в себя концепцию схемы переключения с пересечением нуля.

ИС таймера 555

Определение переключения через ноль

Синусоида в сети переменного тока начинается с отметки нулевого потенциала. Затем оно постепенно повышается до точки пикового напряжения (120 или 220). После этого он возвращается к исходной нулевой вероятной отметке. Мы называем цикл положительным циклом.

Таким образом, после положительного цикла форма волны опустится и снова пройдет описанный выше процесс. Однако он движется в отрицательном направлении, пока не достигнет нулевой отметки. В зависимости от требований к сети электроснабжения цикл может происходить от 50 до 60 раз в секунду.

Когда сигнал входит в цепь, любая точка без нуля прерывает скачок напряжения при включении. Непосредственная причина связана с высоким током формы волны. Во избежание каких-либо проблем нагрузка должна находиться напротив выключателя ON во время пересечения нуля. Таким образом, постепенный подъем не будет опасен.

Коммутация бестрансформаторной схемы с использованием IC555

Схема работы

Из нашей принципиальной схемы выше;

• Четыре диода 1N4007 работают в стандартной конфигурации мостовых выпрямителей, при этом катодный переход создает пульсации с частотой 100 Гц.
• Делитель потенциала 47k/20K сбрасывает частоту 100 Гц, которая позже попадает на положительную шину IC555. Потенциал получает регулирование, затем C1 и D1 фильтруют его.
• Через резистор 100к на базу Q1 также поступает потенциал.
• Когда сеть переменного тока выходит за пределы (+) 0,6, Q1 остается в выключенном состоянии. Однако, если сигнал переменного тока становится ниже (+)0,6 Вольт, включается Q1. Кроме того, он заземляет контакт 2, а затем создает положительный выходной сигнал на контакте 3 микросхемы.
• После этого выход ИС включает нагрузку и тиристор и сохраняет это состояние до истечения периода MMV. Затем начинается новый цикл.
• Стабильное время включения генерирует дополнительный ток в нагрузке, что способствует яркому свечению светодиода. Вы также можете изменить предустановку 1M, чтобы установить время включения вашего моностабильного устройства. Схема IC555 получает ограничение при почти нулевом переменном токе, следовательно, нет скачка напряжения во время включения.

Применение бестрансформаторного источника питания

Приложения бестрансформаторного источника питания в основном включают недорогие и маломощные устройства, такие как;

• Аналоцифровые преобразователи,
• Светодиодные лампы,

(светодиодные лампы)

• Системы цифровой связи,
• Зарядные устройства для мобильных устройств,
• Электронные игрушки,
• ТВ-приемники,
• Аварийное освещение,

(аварийное освещение)

• Телекоммуникационные системы и
• Схемы регулятора напряжения и делителя.

Заключение

В целом, бестрансформаторные схемы питания, несомненно, пришли на смену трансформаторным блокам питания. Их низкоточное производство выгодно для приложений с низким напряжением. Кроме того, они дешевы и компактны.

В статье подробно описаны способы, с помощью которых вы можете сделать свои бестрансформаторные схемы с необходимыми шагами. Однако, если вы все еще хотите задать дополнительные вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.