Бестрансформаторный блок питания:общие основы, принципы работы и требования

Как правило, электронные продукты имеют понижающий трансформатор, который позволяет блоку питания постоянного тока преобразовывать сетевое напряжение переменного тока в постоянное напряжение (часто небольшое). Процесс включает преобразование более высокого переменного тока в более низкий переменный ток, а затем в низковольтный постоянный ток с использованием импульсного трансформатора. Хотя этого процесса достаточно в долгосрочной перспективе, он может быть дорогим и громоздким, поскольку также потребует большего пространства при разработке и производстве продукта. Поэтому более дешевая и лучшая альтернатива, на которую стоит обратить внимание, — это бестрансформаторный блок питания. Помимо того, что это импульсный источник питания, он дешевле и имеет небольшие размеры. Кроме того, вы можете использовать его в широком спектре электронных компонентов, таких как бытовая техника.

Что такое бестрансформаторный блок питания?

Как следует из названия, в бестрансформаторной схеме источника питания не используется катушка индуктивности или трансформатор при обеспечении низкого постоянного тока от сети переменного тока высокого напряжения. Он работает, заставляя высоковольтный конденсатор понижать первичный переменный ток (120 В или 230 В) до низкого уровня тока (12 В, 5 В или 3 В).

Нижний уровень подходит, поскольку он обеспечивает оптимальную работу подключенной нагрузки или электронной схемы. Таким образом, вы должны получить бестрансформаторный источник питания для схемы при использовании электрической цепи, которая требует малых токов (например, несколько миллиампер) или в схемах микропроцессора.

Бестрансформаторная схема имеет принцип работы, который включает ограничение пускового тока, разделение напряжения питания, регулирование и выпрямление, которые будут обсуждаться в структуре источника питания.

Преимущества и недостатки бестрансформаторного источника питания

Как и у любого другого технологического оборудования, у бестрансформаторного источника питания есть свои достоинства и недостатки.

Преимущества

• Во-первых, это дешево.
• Затем ему требуется меньше места, что делает его менее громоздким, в отличие от приложения на основе трансформатора, которое является хаотичным и тяжелым.
• Кроме того, его можно использовать в маломощных электронных компонентах.

Недостатки

• Во-первых, избыточное тепловыделение резистивного бестрансформаторного источника питания снижает конечное выходное напряжение, что снижает его эффективность.
• К сожалению, максимальный выходной ток, который вы можете получить, составляет примерно 1 ампер. Это не подходит для токовых индуктивных или резистивных нагрузок, для работы которых требуется 20 или 30 А.
• Опять же, схема не имеет изоляции от входного источника питания, что делает работу с ней рискованной (отсутствие изоляции между выходом и входом). Более того, небольшая поломка или отсоединение компонента от схемы разрушит все устройство.
• Наконец, настройка и низкая производительность не подходят для более сложных систем, таких как устройства безопасности или медицинские устройства.

К счастью, описанная нами бестрансформаторная силовая схема имеет различные стабилизирующие каскады после мостового выпрямителя. Таким образом, риски становятся низкими.

Введение в принципиальную схему бестрансформаторного источника питания

https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_power_supply#/media/File:Capacitive_Power_Supply.png

(принципиальная схема бестрансформаторного блока питания)

На приведенной выше принципиальной схеме схема бестрансформаторного источника питания функционирует путем преобразования высокого напряжения переменного тока в низкое напряжение постоянного тока без катушки индуктивности или трансформатора. В следующем разделе мы разберем, как работает схема.

Конструкция/конструкция бестрансформаторного блока питания

Несколько мер предосторожности, которые вы должны принять, прежде чем включать схему бестрансформаторного источника питания;

• Прежде всего, работа с входным напряжением переменного тока без качественных знаний и опыта чрезвычайно опасна. Поэтому обращайтесь с цепью с особой осторожностью.
• Во-вторых, используйте стабилитрон или резистор мощностью всего 1 Вт или выше (5 Вт).
• В-третьих, если у вас нет стабилитрона, вы можете использовать регулятор напряжения IC для регулирования напряжения.
• Кроме того, не пытайтесь заменить конденсатор с рейтингом X другим конденсатором. Причина в том, что другой конденсатор лопнет.
• Кроме того, из соображений безопасности вы можете использовать предохранитель на 1 Ампер перед конденсатором с рейтингом X и последовательно с фазной линией.
• Разместите компоненты на достаточном расстоянии друг от друга.
• Кроме того, не прикасайтесь ни к каким точкам падающего конденсатора, даже если вы выключили цепь, чтобы избежать удара током.
• И последнее, но не менее важное:используйте другое значение конденсатора с рейтингом X, если продукт требует большего выходного тока и выходного напряжения.

Компоненты

Компоненты бестрансформаторной силовой цепи включают в себя;

• R1:резистор 1 Ом, 5 Вт.
• R2:резистор 10 Ом; нагрузка здесь должна быть не менее 10 Ом.
• R3:резистор 470 кОм, 1 Вт.
• R4:резистор 1 Ом, 5 Вт.
• R5:предохранитель на 200 мА.
• Конденсатор с падением напряжения/конденсатор класса X (основной компонент) – доступны для переменного тока 230 В, 400 В, 600 В или даже выше.

(типы конденсаторов).

• C1:поляризованный электролитический конденсатор 33 000 мкФ, 25 В.
• C2 и C3:неполяризованный конденсатор из полиэстера ≥ 400 В, 10 мкФ.
• D1:диод 1N4007.
• D2:стабилитрон, 12 В, 3 Вт.
• D3–D13:1N4007.

Идеальная бестрансформаторная конструкция

1. Конденсатор C1 уменьшает большой ток от сети 120 В или 220 В до соответственно более низкой выходной нагрузки постоянного тока. Таким образом, одна мкФ от С1 дает около 50мА тока на выходную нагрузку.
2. Резистор R1 обеспечивает путь разряда для высокого напряжения C1, когда вы отключаете цепь от сетевого входа. Это связано с тем, что C1 может накапливать высокое напряжение, то есть 120 В или 220 В, и вызывать удар высоким напряжением, когда вы касаетесь контактов вилки в отключенном состоянии. R1 быстро разрядит высокое напряжение.
3. Диоды D1–D4 функционируют как мостовой выпрямитель, который преобразует слаботочный переменный ток из конденсатора C1 в слаботочный постоянный ток. C1 не ограничивает напряжение до 50 мА, но ограничивает ток. Другими словами, постоянное напряжение на выходе мостового выпрямителя имеет пиковое значение 220 В. Расчет выглядит следующим образом;

220 х 1,41 =310 В постоянного тока. В итоге мы получим примерно 310 В с 50 мА на выходе моста.

<старт ="4">

Однако 310 В слишком высокое для низкого напряжения, за исключением случаев, когда оно используется в реле. Таким образом, вы будете использовать правильный номинал стабилитрона для шунтирования 310 В постоянного тока до желаемого низкого уровня, например, 24 В, 12 В и т. д.

(типы стабилитронов)

<старт ="5">

Резистор R2 является токоограничивающим резистором. Несмотря на то, что C1 действует как ограничитель тока, когда вы мгновенно подаете входной переменный ток в цепь, C1 функционирует как короткое замыкание в течение нескольких миллисекунд. Через несколько миллисекунд, когда переключатель включен, в цепь питания поступает высокое входное переменное напряжение 220 В. К сожалению, высокие уровни напряжения могут разрушить выходную нагрузку постоянного тока.

Лучший способ справиться с ситуацией — ввести NTC. Но в этом случае мы используем R2 в качестве ограничителя.

Конденсатор фильтра C2. В основном, он работает, сглаживая пульсации 100 Гц от моста, который вы изначально выпрямили, до более чистого постоянного тока.

Тип бестрансформаторного источника питания

Бестрансформаторный блок питания выпускается двух основных типов, и мы подробно обсудим их.

Примеры:

1. Бестрансформаторный блок питания

С резистивным источником питания вы используете резистор на резисторе падения напряжения, чтобы уменьшить тепло в форме энергии. Из-за уменьшения тепла существует сопротивление, которое ограничивает избыточный ток. Как правило, резистор, понижающий напряжение, рассеивает тепловую энергию.

Следует отметить, что в большинстве случаев вы найдете некоторые приложения, использующие резистор с двойной номинальной мощностью. Это потому, что он рассеивает больше энергии по сравнению с другими типами бестрансформаторных источников питания.

<старт ="2">

Емкостный бестрансформаторный блок питания

Второй тип, емкостный источник питания, работает с низкими потерями мощности и рассеивает тепло, что делает его более эффективным.

Структура; Здесь конденсатор с рейтингом X имеет последовательное соединение 230 В, 400 В и 600 В. Затем сеть действует как гасящие конденсаторы и снижает напряжение.

Разница между резистивным и емкостным бестрансформаторным блоком питания

В основном, эти два типа различаются. Потери энергии и тепловыделение в цепи емкостного источника питания практически нулевые, так как резистор, понижающий напряжение, снижает избыточное напряжение. Напротив, резистивный тип будет рассеивать дополнительную энергию в виде тепла на резисторе, понижающем напряжение.

Бестрансформаторные блоки питания 12 В

Мы будем использовать схему выше, чтобы обсудить этот третий тип, бестрансформаторный источник питания 12 В.

Принцип действия; он использует стабилитрон, мостовой выпрямитель, конденсатор и резистор для преобразования напряжения сети переменного тока 220 В в напряжение постоянного тока 12 В.

• C1 действует как конденсатор класса X, который снижает повышенное напряжение переменного тока.
• D1, D2, D3 и D4, которые представляют собой диоды мостового выпрямителя, преобразуют переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) посредством выпрямления. Выпрямление приводит к преобразованию 230 В переменного тока в высокие 310 В постоянного тока из-за пикового среднеквадратичного значения в сигнале переменного тока.
• В-третьих, конденсатор C2 устраняет пульсации напряжения постоянного тока.
• Затем резистор R1 устраняет накопленный ток, возникающий при отключении цепи. С другой стороны, резистор R2, используемый для ограничения пускового тока, ограничивает протекание избыточного тока.
• Кроме того, диод Зенера устраняет пиковое обратное напряжение, затем стабилизирует и регулирует выходное постоянное напряжение до требуемых 12 В.
• Чтобы убедиться, работает он или нет, вы подключаете светодиод к цепи.
• Наконец, вы полностью покрываете цепь ударопрочным материалом, чтобы предотвратить повреждения и поражение электрическим током. Кроме того, вы можете подключить небольшой изолирующий трансформатор на входе источника питания, чтобы изолировать его от основного источника переменного тока.

<старт ="6">

Применение бестрансформаторного источника питания

Часто бестрансформаторный источник питания имеет ряд применений в недорогих и маломощных электронных компонентах, таких как;

• Аналоцифровые преобразователи,
• Системы в телекоммуникациях,
• Системы цифровой связи,
• Схема в цепях стабилизатора и делителя напряжения,
• Электронные игрушки,
• Зарядные устройства для мобильных устройств,
• светодиодные лампы и

(белые светодиодные ленты на напряжение 12В и 24В с регулировкой)

• Аварийное освещение.

Заключение

Таким образом, бестрансформаторная схема блока питания является надежной заменой трансформаторного блока питания. Это с точки зрения громоздкости, стоимости и размера. Несмотря на низкий ток, бестрансформаторная схема принесла пользу электроприборам с более низкими требованиями к напряжению.

Поскольку в процедуре есть спецификации, лучше принять дополнительные меры предосторожности во время самостоятельной работы. Чтение этой статьи просветит вас и выделит необходимые шаги. Если, однако, у вас есть нерешенные вопросы или мысли, не стесняйтесь обращаться к нам. Решение ваших потребностей — это решение для технологического мира.