Конфіденційність та файли cookie

Цей сайт використовує файли cookie. Продовжуючи, ви погоджуєтесь на їх використання. Отримати більше інформації; наприклад, про те, як керувати файлами cookie.

живлення

Використання трансформатора в джерелах живлення постійного струму традиційно було досить поширеним рішенням, оскільки ми маємо багато переваг (особливо, коли мова йде про ізоляцію), але тим не менше, великим недоліком використання трансформатора є те, що це пристрій не має бути компактним додаючи велику вагу та вартість пристрою, який його використовує, тому переваги використання безтрансформаторної схеми живлення зосереджуються на різкому зменшенні вартості, розміру та ваги, будучи також дуже ефективним рішенням для застосувань, які потребують низької потужності для роботи, наприклад як додатки, що вимагають струму нижче 100 мА.

Справді, навіть якщо поточна потреба у споживанні для вашої схеми низька, традиційно нам доводилося включати важкий та громіздкий трансформатор роблячи речі по-справжньому громіздкими та безладними, тому в цій публікації ми спробуємо знайти інші рішення, які намагаються обійтися без цієї дорогої та громіздкої складової, більш відповідно до нового часу.

Як випливає з назви, ланцюг живлення без трансформатора відходить від класичної концепції традиційних джерел живлення, які потроху зарезервовані для більш конкретних цілей, де в основному зазвичай є громіздкий трансформатор, випрямляч і схема стабілізатора, виймаючи трансформатор (або хоча б один з живлення) .

За допомогою цього нового підходу можна також забезпечити постійний струм від мережі високої напруги змінного струму з перевагами зменшення як вартості, так і габаритів, але також спричиняючи недоліки в відношення до можливих небезпек контакту ВН оскільки схема буде безпосередньо піддаватися дії мережі змінного струму.

Секрет цієї концепції - не хто інший, як використання конденсаторів високої напруги знизити струм змінного струму до необхідного нижчого рівня, що може підійти для електронної схеми, підключеної до навантаження. Характеристики напруги цього конденсатора вибираються таким чином, що його середньоквадратична номінальна напруга набагато перевищує пік напруги мережі змінного струму, щоб забезпечити безпечну роботу конденсатора. Цей конденсатор застосовується послідовно з одним із мережевих входів, переважно фазною лінією змінного струму.

Коли мережа змінного струму потрапляє в цей конденсатор, в залежності від величини конденсатора, реактивний опір конденсатора вступає в дію і обмежує струм змінного струму від мережі перевищення заданого рівня, що визначається значенням конденсатора.

ємнісний реактивний опір представляється, а його значення задається формулою:

Однак, хоча струм обмежений, напруга не є, тому, якщо виміряти випрямлений вихід безтрансформаторного джерела живлення, ви виявите, щоe напруга дорівнює максимальному значенню мережі змінного струму ( близько 310 вольт), що може насторожити будь-якого нового любителя, але оскільки струм може бути достатньо зменшений конденсатором, цю високу пікову напругу можна було легко усунути та стабілізувати за допомогою діода зонr на виході мостового випрямляча, як ми побачимо пізніше.

До речі, не забувайте, що потужність стабілітрона повинна бути правильно підібрана відповідно до допустимого рівня струму конденсатора.

Трафаретний друк конденсаторів

Враховуючи важливість конденсатора, ми побачимо, як зрозуміти трафаретний друк керамічних та поліефірних конденсаторів, які зазвичай використовуються для цього типу застосування.

Керамічні конденсатори від 10 пікофарад до 82 пікофарад Вони представлені двома фігурами, тому у них немає проблем з диференціацією своїх можливостей.

Для значень від 1 до 82 виробники зазвичай використовують крапку, тобто зазвичай пишуть 1,2 - 1,5 - 1,8 або розташуйте букву "р" у пікофарадах між двома цифрами, тобто 1p2 - 1p5 - 1p8, що трактується як 1 пікофарад і 2 десятих, 1 пікофарад і 5 десятих, тощо ...

Труднощі починаються від 100 пікофарадів, оскільки виробники використовують різні ідентифікаційні дані.

Перша система - японська: перші дві цифри означають перші дві номери ємності. Третє число, як і резистори, позначає кількість нулів, які потрібно додати до перших двох. Наприклад:

100pF відображається як 101, 120pF відображається як 121, або 150 піфофарадів відображається як 151.

1000pF відображається як 102, 1200 відображається як 122 або 1500 пікофарад відображається як 152, ...

Використовується інша системаПерелічіть нанофаради: у випадку 1000 - 1200 - 1800 - 2200 pf вони позначаються 0'001 - 0'0015 - 0'0018 - 0'0022. Оскільки в корпусах конденсаторів не завжди є місце для такої кількості, перший нуль усувається, а точка залишається, .001 - .0015 - .0018 - .0022.

Натомість поліефірні конденсатори використовуються для ємностей набагато більших, ніж керамічні, крім того, що їх ідентифікують як систему, яку ми вже бачили, їх можна позначити іншою системою, яка використовує грецьку букву "µ". Таким чином, конденсатор 100000 пікофарад, ми можемо знайти його нечітко позначеним як 10nf - .01 - µ10.

На практиці буква µ замінює «0», тому µ01 дорівнює 0,01 мікрофараду. Отже, якщо ми знайдемо конденсатори з позначками µ1 - µ47 -µ82, нам доведеться читати їх як 0,1µ - 0,47µ -0,82 мікрофарадів.

Також у поліефірних конденсаторах за значенням ємності йдуть інші абревіатури або цифри, які можуть ввести в оману. Наприклад, 1k можна інтерпретувати як 1 кілограм, тобто 1000pf, оскільки буква "K" вважається еквівалентом 1000, тоді як її ємність насправді становить 1 мікрофарад.

Абревіатуру .1M50 можна помилково інтерпретувати як 1,5 мікрофараду, оскільки буква "М" вважається еквівалентною мікрофарадам, або за наявності крапки, 150 000 пікофарадів, тоді як насправді його ємність становить 100 000 пікофарадів.

Букви M, K або J, присутні після значення ємності, вказують на допуск:

  • М = 20% допуску
  • К = 10% допуску
  • J = 5% допуску

Після цих літер з'являються цифри, що вказують на робочу напругу, наприклад: .15M50 означає, що конденсатор має ємність 150 000 пікофарадів, що його допуск становить M = 20%, а максимальна робоча напруга - 50 вольт.

Схема

Незважаючи на те, що ми бачимо певні переваги цього безтрансформаторного підходу до блоку живлення, є також деякі недоліки до безтрансформаторної схеми блоку живлення:

  • По-перше, схема не може виробляти сильні струмові виходи, але це не створить проблем для більшості програм .
  • Ще одним недоліком, який, безумовно, потребує певного розгляду, є те, що концепція не ізолює ланцюг від небезпечних можливостей мережі змінного струму. Цей недолік може мати серйозний вплив на конструкції, які мають готові торгові точки або металеві металеві деталі, але це не матиме значення для агрегатів, які мають все покриття в непровідному корпусі.

Тому, ми повинні працювати з цією ланцюгом дуже обережно, щоб уникнути будь-якого контакту Отже, з усією електричною частиною попередня схема дозволяє через неї проникати перенапруги, що може спричинити серйозні пошкодження керованої схеми та самої схеми живлення. Однак у запропонованій без трансформаторної конструкції простої схеми живлення цей недолік обґрунтовано усунений шляхом введення різних типів стабілізаційних ступенів після мостового випрямляча завдяки діоду Зеннера та електролітичному конденсатору на виході постійного струму.

На схемі використаний металізований конденсатор високої напруги (C1), який захищає робочу схему від миттєвих перенапруг високої напруги, решта схеми є не що інше, як типові прості конфігурації мостів для перетворення ступінчастої напруги змінного струму в постійний.

Давайте подивимося найбільш часто використовуване рішення:

Схема, показана на схемі вище, є класичною конструкцією, яку можна використовувати як джерело постійного струму 12 вольт для більшості електронних схем.

Роботу цього джерела живлення без трансформації можна зрозуміти з наступних моментів:

  1. Коли присутній вхід мережі змінного струму, конденсатор С1 блокує вхід струму мережі і обмежує його нижчим рівнем, що визначається сумісним значенням реактивного опору С1 паралельно з R1 = 1Мом та С1 = 1 мікрофарад/змінного струму 400В. При цих значеннях струм, який може циркулювати буде більш-менш близько 50 мА. Однак напруга не обмежується, і тому повна напруга 220 В може бути на вході і може досягати пізнішої стадії діодного мостового випрямляча (звідси небезпека джерела цього типу)
  2. Міст-випрямляч випрямляє цей 220В C до вищого 310В постійного струму, завдяки середньоквадратичному перетворенню в пік форми сигналу змінного струму.
  3. Ця напруга постійного струму 310 В миттєво знижується до напруги низького рівня наступною стадією стабілітрона, що зміщує її до значення стабілітрона. Якщо використовується стабілітрон 12 В, він стане 12 В тощо.
  4. C2 нарешті фільтрує 12В постійного струму хвилями до відносно чистого 12В постійного струму.

Використовуючи наступні значення на попередній схемі, ми можемо отримати постійну напругу 12 В і максимум 100 мА:

  • R1 = 1Мом
  • C1 = 105/400 PPC, де 105 = 10 00000 pf або те саме 1 000 000 pF, тобто 1 microF.
  • R2 = 50 Ом 1 Вт
  • Z1 = 12v стабілітрон на 1 Вт
  • C2 = 10мФ/250В

Практичний приклад

Вищезазначена ємнісна або безтрансформаторна ланцюг живлення може бути використана як ланцюг світлодіодної лампи для безпечного освітлення незначних світлодіодних ланцюгів, таких як невеликі світлодіодні стрічки або струнні ліхтарі. Наприклад, для смужки від 65 до 68 світлодіодів 3 Вольт послідовно приблизно на відстані, скажімо, 20 см, і ці смужки з'єднані, щоб зробити більшу смугу, що дає в кінцевій смузі 390 - 408 світлодіодів.

Показана нижче схема драйвера підходить для керування будь-якою ланцюгом Світлодіодна лампочка мають менше 100 світлодіодів (для входу 220 В), кожен світлодіод розрахований на 20 мА, 5 мм 3,3 В світлодіоди:

Тут вхідний конденсатор 0,33 мкФ/400 В визначає кількість струму, що подається на світлодіодну колонку. У цьому прикладі це буде близько 17 мА, що майже правильно для вибраного світлодіодного рядка.

Якщо паралельно використовується один драйвер для більшої кількості подібних світлодіодних рядків 60/70, тоді просто згадане значення конденсатора можна пропорційно збільшити, щоб підтримувати оптимальне освітлення світлодіодів.

Отже, для 2 струн паралельно необхідне значення буде 0,68 мкФ/400 В, для 3 струн ти можеш замінити його на 1 мкФ/400 В. Подібним чином для 4 рядків це потрібно було б оновити до 1,33 мкФ/400 В тощо.

Важливо: Хоча в конструкції я не показав обмежувального резистора, було б непогано включити послідовно резистор потужністю 33 Вт потужністю 2 Вт для кожного світлодіодного рядка для додаткової безпеки. Це можна вставити в будь-яку частину серії з окремими рядками.

Ще один реальний приклад

У цьому іншому випадку ми побачимо комерційну світлодіодну лампочку, схема якої отримана шляхом зворотного проектування

Ще раз маємо в якості ключового елемента на вході змінного струму поліефірний конденсатор (у цьому випадку допуск 225пф, 400В і 5% при опорі 603 Ом паралельно перед діодним мостом

У цьому випадку, оскільки споживання 10 світлодіодів послідовно абсолютно обмежене, ми знаємо, що, оскільки вихід діодного моста становить приблизно 1,2 В, він повинен становити близько 12 В постійного струму, і, як бачите, діод Zenner не є потрібно на виході з мосту

Як хитрість, до речі, цю лампочку, якщо ми хочемо живити її автомобільним акумулятором на 12 В, наприклад, було б досить підключити два дроти акумулятора на 12 В безпосередньо до виходу мосту, тобто прямо в два полюси електролітичного конденсатора, що логічно відповідає полярності .

ПОПЕРЕДЖЕННЯ: І ТІ СХЕМИ, Згадані в цій статті, НЕ ІЗОЛИРОВАНІ ВІД ПЕРЕМІННОГО НАПРУЖЕННЯ, ЩО ВСІ РОЗДІЛИ В КОНТУРІ ВИКЛЮЧАЮТЬ НАДІЙНО НЕБЕЗПЕЧНО при підключенні до енергопостачання ...