Расчет бестрансформаторного блока питания: Схема бестрансформаторного блока питания. Онлайн калькулятор элементов. — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Расчёт блока питания с гасящим конденсатором + онлайн-калькулятор — radiohlam.ru

Осторожно, текст под спойлером перегружен физикой!

Итак, процессы в этой схеме будут достаточно нелинейны, поэтому при рассчётах придётся делать различные упрощения и допущения.

Для начала давайте будем считать, что ёмкость конденсатора C₂ достаточна для полного сглаживания пульсаций напряжения после моста, то есть напряжение на конденсаторе C₂ = const. Далее попробуем нарисовать пару графиков, — напряжение на входе моста (U_M) и ток через конденсатор C₁ (I_C1), опираясь на график сетевого напряжения U_С(t). Будем считать, что сетевое напряжение у нас изменяется по синусоидальному закону и имеет амплитуду Uca (вообще-то рисовать мы будем косинусоиду, нам так будет удобнее, но это по сути одно и то же, только косинусоида сдвинута относительно синусоиды на π/2).

Рассуждаем следующим образом: в каждый момент времени полное напряжение и полный ток в этой цепи можно описать следующими уравнениями:

U_C=U_C1+U_М (1), i_C=i_C1+i_М (2)

В момент времени t₀ уравнение напряжения примет вид: Uca=U_C1+U_М. Поскольку Uca — это максимальное значение сетевого напряжения, то U_C1 и U_М также в этот момент должны иметь максимальные значения (здесь в логике есть небольшой провал, максимум суммы — это не всегда сумма максимумов, функции могут быть сдвинуты по фазе, но… в общем, мы потом всё экспериментально проверим).

Максимальное значение U

М равно Uвых, поскольку если бы напряжение на мосту поднималось выше, то и конденсатор C₂ заряжался бы до большего напряжения (мост бы открылся и к конденсатору C₂ потёк бы зарядный ток, увеличивая напряжение на нём).

Токи через конденсатор и мост в момент t₀ равны нулю. Про мост я выше уже написал (если бы через него тек ток, то конденсатор C₂ заряжался бы дальше), а через C₁ ток не течёт, поскольку ток через конденсатор — это первая производная от напряжения, которая в точках экстремума обращается в ноль (значит когда напряжение на конденсаторе максимально — ток равен нулю).

Далее сетевое напряжение (U_C) начинает уменьшаться. При этом напряжение на C₁ не меняется (тока-то через мост нет, заряд на C₁ не меняется), следовательно вместе с падением U_C уменьшается напряжение на входе моста.

В момент, когда сетевое напряжение упадёт до значения Uca-2Uвых (момент времени t₁) — напряжение на входе моста достигнет значения -Uвых (находим с помощью формулы 1), диоды моста откроются и в первичной цепи (через мост и конденсатор C₁) потечёт ток. При этом напряжение на входе моста перестанет меняться (помните, мы договорились, что ёмкость

C₂ достаточно большая для того, чтобы полностью сгладить пульсации).

Обратите внимание, что напряжение на входе моста в этот момент равно -Uм, так что ток потечёт в обратную сторону от того направления, в котором он тёк до момента времени t₀. Этот ток, поскольку он течёт в обратную сторону, начнёт перезаряжать конденсатор C₁.

К моменту времени t₃ напряжение в сети достигнет максимума, только с противоположной относительно момента t₀ полярностью. Соответственно, для этого момента экстремума сетевого напряжения будут справедливы все те же рассуждения касательно напряжений и токов, которые мы использовали для момента

t₀. То есть, к этому моменту конденсатор C₁ полностью перезарядится (напряжение на нём достигнет максимального значения отрицательной полярности), а ток через C₁ и мост упадёт до нуля.

Далее, по мере роста сетевого напряжения, напряжение на конденсаторе C₁ будет оставаться неизменным, а напряжение на входе моста будет расти.

C₁) снова потечёт ток. Этот ток снова будет перезаряжать конденсатор C₁, но уже напряжением положительной полярности.

В момент t₆ напряжение на конденсаторе C₁ достигнет максимального значения положительной полярности, а ток через C₁ и мост упадёт до нуля.

Далее весь цикл повторится с самого начала.

Q=Iн*tцикла=Iн/fc, где fc — частота питающего сетевого напряжения. Количество заряда, протекающего через конденсатор C₁, будет равно площади под графиком тока (заштрихованная площадь графика I_C1(t)). Остаётся только найти эту площадь, приравнять её к заряду, протекающему за один цикл через нагрузку, и выразить из полученного выражения необходимую ёмкость конденсатора C₁ в зависимости от тока нагрузки.

Подробные математические расчёты можно найти под вторым спойлером.

[свернуть]

Расчет бестрансформаторного блока питания

радиоликбез

Расчет бестрансформаторного блока питания

Некоторые радиолюбители при конструировании сетевых блоков питания вместо понижающих трансформаторов применяют конденсаторы в качестве балластных, гасящих излишек напряжения (рис.1).

Неполярный конденсатор, включенный в цепь переменного тока, ведет себя как сопротивление, но, в отличие от резистора, не рассеивает поглощаемую мощность в виде тепла, что позволяет сконструировать компактный блок питания, легкий и дешевый. Емкостное сопротивление конденсатора при частоте f описывается выражением:

Величина емкости балластного конденсатора Cб определяется с достаточной точностью по формуле:

где U_c — напряжение сети, В;

I_Н — ток нагрузки, А;

U_H — напряжение на нагрузке, В. Если U_H находится в пределах от 10 до 20 В, то для расчета вполне приемлемо выражение:

Подставив значения U_c=220 В и U_H=15 В, при I_н=0,5 А получим значения Сб=7,28 мкФ (1) и Сб=7,27 мкФ (2). Для обоих выражений получается весьма приличное совпадение, особенно если учесть, что емкость обычно округляют до ближайшего большего значения. Конденсаторы лучше подбирать из серии К73-17 с рабочим напряжением не ниже 300 В.

Используя эту схему, всегда нужно помнить, что она гальванически связана с сетью, и вы рискуете попасть под удар электрическим током с потенциалом сетевого напряжения. Кроме того, к устройству с бес-трансформа-торным питанием следует очень осторожно подключать измерительную аппаратуру или какие-нибудь дополнительные устройства, иначе можно получить совсем не праздничный фейерверк.

Для питания даже маломощных устройств лучше все-таки применять понижающие трансформаторы. Если напряжение его вторичной обмотки не соответствует требуемому (превышает), то вполне безопасно применить гасящий конденсатор в цепи первичной обмотки трансформатора для снижения напряжения или для включения трансформатора с низковольтной первичной обмоткой в сеть (рис.2) Балластный конденсатор в этом случае подбирается из расчета, чтобы при максимальном токе нагрузки выходное напряжение трансформатора соответствовало заданному.

Литература

1. Бирюков С.А. Устройства на микросхемах. — М., 2000.

И.СЕМЕНОВ,

г.Дубна Московской обл.

Читайте также: Источники питания

Бестрансформаторный блок питания: схемы и расчет

В каждой современной квартире имеется большое количество всевозможных гаджетов, требующих постоянного электрического питания. В основном они работают от различных батареек. Многие хозяева пытаются подключать эти устройства через обычные сетевые блоки питания на 12 В, но в большинстве случаев это не очень удобно. Основная причина заключается в больших размерах понижающих трансформаторов, которые требуют себе отдельного места. Выйти из положения поможет бестрансформаторный блок питания, изготовленный на основе гасящего конденсатора.

Общее устройство и принцип действия

Представленная схема отличается простотой, надежностью и эффективностью. Она может быть изготовлена не только методом навесного монтажа, но и в виде печатной платы. Данная схема на двенадцать вольт является рабочей, требуется лишь заранее рассчитать параметры балластового гасящего конденсатора и подобрать нужное значение тока для конкретного устройства. Практически можно сделать 5,5-вольтовый блок с возможностью увеличения напряжения до 25 В.

Основой устройства служит балластовый конденсатор, гасящий сетевое напряжение. После этого ток попадает в диодный выпрямитель, а второй конденсатор выполняет функцию фильтра. Иногда возникает необходимость быстро разрядить оба конденсатора. С этой целью в схеме предусмотрены резисторы R1 и R2. Еще один резистор R3 используется в качестве ограничителя тока при включении нагрузки.

Расчет балластного конденсатора выполняется до сборки схемы. Для этого используется простая формула С = 3200хI/Uc, в которой I является током нагрузки (А), Uc – сетевым напряжением, С – емкостью конденсатора (мкФ). Чаще всего такие расчеты используются для светодиодов.

В качестве примера можно взять любой прибор с током 150 мА. Это может быть обычная светодиодная лампа. Сетевое напряжение будет 230 В. Таким образом, 3200 х 0,15/230 = 2,08 мкФ. Номинал конденсатора выбирается наиболее близко к расчетному, то есть, его емкость составит 2,2 мкФ, а расчетное напряжение – 400 В.

Такой простейший бестрансформаторный блок не имеет гальванической развязки с питающей сетью. В связи с этим должна быть обеспечена надежная изоляция всех соединений, а само устройство – помещено в корпус из диэлектрического материала.

Основные рабочие схемы

В большинстве случаев используются две схемы источников БП. Как правило, каждый из них представляет собой бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором, который служит основным элементом данных приборов. Теоретически считается, что в цепях переменного тока эти устройства вообще не потребляют мощности. Однако в реальности в конденсаторах возникают определенные потери, что приводит к выделению некоторого количества тепла.

Поэтому все конденсаторы подвергаются предварительной проверке на возможность использования его в блоке питания. Для этого их подключают к электрической сети и отслеживают колебания температуры через некоторый промежуток времени. Если конденсатор заметно разогревается, то его нельзя использовать в качестве конструктивного элемента. Допускается лишь незначительный нагрев, неспособный повлиять на общую работоспособность устройства.

Представленные на рисунках источники питания имеют конденсаторный делитель. На рисунке 1 представлен делитель общего назначения на 5 В, рассчитанный на токовую нагрузку до 0,3 А. На рисунке 2 отображается схема источника бесперебойного питания, который применяется в электронно-механических кварцевых часах.

В первой схеме делитель напряжения включает в себя бумажный конденсатор С1 и два оксидных конденсатора С2 и С3. Оба последних элемента составляют неполярное плечо, расположенное ниже С1. Его общая емкость составляет 100 мкФ. Составные части диодного моста, расположенные слева, выступают в качестве поляризующих диодов, предназначенных для оксидной пары С2 и С3. На схеме указаны номиналы элементов, в соответствии с которыми на выходе ток короткого замыкания будет равен 600 мА, а напряжение на конденсаторе С4 без нагрузки – 27 вольт.

Вторая схема бестрансформаторного блока питания предназначена для замены батареек (1,5В), используемых в качестве источника питания в электронно-механических часах. Напряжение, вырабатываемое блоком питания, составляет 1,4 В при средней токовой нагрузке 1 мА. Напряжение на конденсаторе С3 без нагрузки не превышает 12 В. Оно снимается с делителя, поступает на узел с элементами VD1 и VD2, где и происходит его выпрямление.

В каждом из этих вариантов рекомендуется использовать два дополнительных резистора вспомогательного назначения. Первый элемент с сопротивлением от 300 кОм до 1 мОм подключается параллельно с гасящим конденсатором. С помощью данного резистора ускоряется его разрядка, после того как устройство отключено от сети.

Другой резистор имеет сопротивление от 10 до 50 Ом и считается балластным. Он подключается в разрыв какого-либо сетевого провода последовательно с гасящим конденсатором. Данный резистор ограничивает ток, проходящий через диодный мост при подключении устройства к сети. Оба резистора должны обладать мощностью рассеяния не менее 0,5 Вт, позволяющей предотвратить вероятные поверхностные пробои этих деталей действием высокого напряжения. Балластный резистор снижает нагрузку на стабилитрон, но одновременно наблюдается рост средней мощности, потребляемой самим блоком питания.

Расчеты основных параметров

Для того чтобы устройство было работоспособным и надежно функционировало, необходимо выполнить предварительный расчет бестрансформаторного блока питания. С этой целью потребуется рассчитать основные параметры:

Емкостное сопротивление. При включении конденсатора в цепь переменного тока, он начинает оказывать влияние на силу тока, протекающего по этой цепи, то есть на определенном этапе он становится сопротивлением. Чем больше емкость конденсатора и частота переменного тока, тем меньше величина емкостного сопротивления и наоборот. Для расчетов используется формула X_C = 1 /(2πƒC), где Х_С – емкостное сопротивление, f – частота, С – емкость. Ускорить расчеты и получить точные данные поможет онлайн-калькулятор, в который достаточно лишь ввести исходные данные.
Сопротивление нагрузки (Rн). Его расчет позволяет выяснить, до какого значения Rн может быть уменьшено, чтобы Напряжение нагрузки стало равным напряжению стабилизации. Когда необходимо изготовить блок питания своими руками, рекомендуется воспользоваться справочной таблицей, поскольку формулы слишком сложные и не дают точных результатов.
Напряжение гасящего конденсатора. Этот показатель обычно составляет не менее 400 В, при сетевом напряжении 220 вольт. В некоторых случаях используется более мощный элемент, с номинальным напряжением 500 или 600 В. Для бестрансформаторных блоков подходят не все типы конденсаторов. Например, устройства МБПО, МБГП, МБМ, МБГЦ-1 и МБГЦ-2 не могут работать в цепях переменного тока, в которых амплитудное значение напряжения более 150 В.

Бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором

В каждой современной квартире имеется большое количество всевозможных гаджетов, требующих постоянного электрического питания. В основном они работают от различных батареек, с относительно коротким сроком службы. Многие хозяева пытаются подключать эти устройства через обычные сетевые блоки питания на 12 В, но в большинстве случаев это не очень удобно. Основная причина заключается в больших размерах и весе понижающих трансформаторов, которые требуют себе отдельного места. Выйти из положения поможет бестрансформаторный блок питания, изготовленный на основе гасящего конденсатора.

Основным условием его нормальной работы является правильное выполнение всех необходимых расчетов. В этом случае данное устройство обеспечит надежное функционирование аппаратуры в полном автономном режиме.

Общее устройство и принцип действия

Расчет балластного конденсатора выполняется до сборки схемы. Для этого используется простая формула С = 3200хI/Uc, в которой I является током нагрузки (А), Uc – сетевым напряжением, С – емкостью конденсатора (мкФ). Чаще всего такие расчеты используются для светодиодов.

Основные рабочие схемы

Расчеты основных параметров

Емкостное сопротивление. При включении конденсатора в цепь переменного тока, он начинает оказывать влияние на силу тока, протекающего по этой цепи, то есть на определенном этапе он становится сопротивлением. Чем больше емкость конденсатора и частота переменного тока, тем меньше величина емкостного сопротивления и наоборот. Для расчетов используется формула X_C = 1 /(2πƒC), где Х_С – емкостное сопротивление, f – частота, С – емкость. Ускорить расчеты и получить точные данные поможет онлайн-калькулятор, в который достаточно лишь ввести исходные данные.
Сопротивление нагрузки (Rн). Его расчет позволяет выяснить, до какого значения Rн может быть уменьшено, чтобы Напряжение нагрузки стало равным напряжению стабилизации. Когда необходимо изготовить блок питания своими руками, рекомендуется воспользоваться справочной таблицей, поскольку формулы слишком сложные и не дают точных результатов.
Напряжение гасящего конденсатора. Этот показатель обычно составляет не менее 400 В, при сетевом напряжении 220 вольт. В некоторых случаях используется более мощный элемент, с номинальным напряжением 500 или 600 В. Для бестрансформаторных блоков подходят не все типы конденсаторов. Например, устройства МБПО, МБГП, МБМ, МБГЦ-1 и МБГЦ-2 не могут работать в цепях переменного тока, в которых амплитудное значение напряжения более 150 В.

Представленная и описанная в этой статье схема позволяет изготовить малогабаритный блок питания для низкоточных схем, преобразующий переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение заданного уровня.

Принцип действия схемы очень простой — последовательно с выпрямительным мостом (с которого снимается рабочее напряжение на сглаживающий конденсатор и нагрузку) включен конденсатор, на котором гасится избыточное напряжение. Собственно, из-за этого гасящего конденсатора схема и получила своё название. Другое название этого конденсатора — балластный, соответственно, другое название схемы — схема с балластным конденсатором.

Добавлю некоторые пояснения касательно предложенной схемы. Почему в качестве балласта используется именно конденсатор, а не резистор? Потому что резистор, при протекании через него электрического тока, очень сильно нагревается, в то время как конденсатор не греется совсем (за исключением небольшого нагрева, обусловленного омическим сопротивлением обкладок и выводов). Почему же тогда всегда вместо резисторов конденсаторами для гашения «лишнего» напряжения не пользуются? Потому что через конденсатор может протекать только переменный ток, а постоянный — никак.

Так же, как и рассмотренный ранее блок питания с конденсаторным делителем, блок питания с гасящим конденсатором относится к бестрансформаторным и не имеет гальванической развязки с сетью 220В, то есть прикосновение к любой его части запрещено и может вызвать поражение электрическим током. Тем не менее, существует масса вариантов, для которых применение такого блока питания вполне оправдано, например, в малогабаритных корпусированных приборах с микроконтроллерным управлением, когда случайное прикосновение к токоведущим частям исключено, большой ток не нужен, а размер критически важен.

Логическое обоснование расчётов и математический вывод формул, позволяющих связать ток нагрузки с ёмкостью гасящего конденсатора, я убрал под спойлер, чтобы не травмировать психику тех, кто не особо силён в физике и математике, а также чтобы не перегружать лишней информацией тех, кому это просто не интересно.

В момент времени t уравнение напряжения примет вид: Uca=U_C1+U_М. Поскольку Uca — это максимальное значение сетевого напряжения, то U_C1 и U_М также в этот момент должны иметь максимальные значения (здесь в логике есть небольшой провал, максимум суммы — это не всегда сумма максимумов, функции могут быть сдвинуты по фазе, но… в общем, мы потом всё экспериментально проверим).

Максимальное значение U_М равно Uвых, поскольку если бы напряжение на мосту поднималось выше, то и конденсатор C₂ заряжался бы до большего напряжения (мост бы открылся и к конденсатору C₂ потёк бы зарядный ток, увеличивая напряжение на нём).

Токи через конденсатор и мост в момент t равны нулю. Про мост я выше уже написал (если бы через него тек ток, то конденсатор C₂ заряжался бы дальше), а через C₁ ток не течёт, поскольку ток через конденсатор — это первая производная от напряжения, которая в точках экстремума обращается в ноль (значит когда напряжение на конденсаторе максимально — ток равен нулю).

Обратите внимание, что напряжение на входе моста в этот момент равно -Uм, так что ток потечёт в обратную сторону от того направления, в котором он тёк до момента времени t. Этот ток, поскольку он течёт в обратную сторону, начнёт перезаряжать конденсатор C₁.

К моменту времени t₃ напряжение в сети достигнет максимума, только с противоположной относительно момента t полярностью. Соответственно, для этого момента экстремума сетевого напряжения будут справедливы все те же рассуждения касательно напряжений и токов, которые мы использовали для момента t. То есть, к этому моменту конденсатор C₁ полностью перезарядится (напряжение на нём достигнет максимального значения отрицательной полярности), а ток через C₁ и мост упадёт до нуля.

В момент времени t₄, когда сетевое напряжение вырастет до значения -(Uca-2Uвых), напряжение на входе моста достигнет значения Uвых, диоды моста откроются и в первичной цепи (через мост и конденсатор C₁) снова потечёт ток. Этот ток снова будет перезаряжать конденсатор C₁, но уже напряжением положительной полярности.

Далее весь цикл повторится с самого начала.

Теперь давайте вспомним закон сохранения заряда. В соответствии с этим законом за один полный цикл через конденсатор C₁, мост и нагрузку должно протекать одинаковое количество заряда. Поскольку ток нагрузки у нас постоянный, то количество заряда, протекающего через нагрузку за один цикл, можно найти по формуле Q=Iн*tцикла=Iн/fc, где fc — частота питающего сетевого напряжения. Количество заряда, протекающего через конденсатор C₁, будет равно площади под графиком тока (заштрихованная площадь графика I_C1(t)). Остаётся только найти эту площадь, приравнять её к заряду, протекающему за один цикл через нагрузку, и выразить из полученного выражения необходимую ёмкость конденсатора C₁ в зависимости от тока нагрузки.

Подробные математические расчёты можно найти под вторым спойлером.

Итак, для заряда протекающего за один период через конденсатор С₁ можно записать:

Косинусы найдём из графика сетевого напряжения, учитывая, что оно у нас на графике изменяется как раз по косинусоидальному закону, а так же учитывая его значения в моменты времени t₁ и t₃ (об этом мы говорили выше):

Максимальное значение тока через конденсатор C₁ можно определить из формулы, связывающей ток, напряжение и реактивное сопротивление конденсатора:

Подставив всё это в выражение для заряда, получаем:

Используя полученное выражение и закон сохранения заряда находим ток через нагрузку:

Если выходное напряжение много меньше сетевого питающего напряжения, то можно считать, что Uca-Uвых≈Uca. Тогда формулу можно переписать в упрощённом виде:

Можно наоборот, выразить ёмкость конденсатора C₁ через ток нагрузки:

Упрощённый вариант формулы:

Итак, в результате расчётов мы получили следующие формулы:

Обратите внимание, что в полученных формулах используется амплитудное значение сетевого напряжения, которое в корень из 2 раз больше действующего.

Кроме того, следует обратить внимание, что если ток нагрузки приравнять к нулю, то выходное напряжение схемы станет равно амплитуде сетевого напряжения (так что электролит скорее всего сразу пробьёт).

Ладно, самое главное мы посчитали, но это ещё не всё. Нужно учесть, что ток нагрузки и напряжение сети могут изменяться. Обеспечить работоспособность схемы во всём диапазоне питающих напряжений и рабочих токов — задача для стабилитрона. Рабочий диапазон токов нагрузки находится исходя из следующих соображений:

При максимальном токе нагрузки и минимальном напряжении сети через стабилитрон должен протекать ток чуть больше минимального тока стабилизации (иначе выходное напряжение схемы будет меньше заданного)
При минимальном токе нагрузки и максимальном питающем напряжении ток через стабилитрон должен быть чуть меньше максимального тока стабилизации (иначе стабилитрон попросту сгорит)

В окончательном, рабочем варианте добавим в схему пару резисторов:

резистор с сопротивлением порядка 1 мегаома параллельно конденсатору C₁ (через него конденсатор будет разряжаться при выключении схемы из сети)
резистор с сопротивлением около сотни Ом, включенный последовательно с конденсатором и мостом (он будет работать как предохранитель и вместо него можно поставить обычный предохранитель)

Рабочий вариант схемы:

Online-калькулятор для расчёта блока питания с балластным конденсатором:

(для правильности расчётов используйте в качестве десятичной точки точку, а не запятую)

1) Исходные данные:

2) Расчётные данные:

Если в результате расчётов минимальный ток стабилитрона получился отрицательным — значит выбранная ёмкость конденсатора недостаточна для указанного тока нагрузки. Нужно либо увеличить ёмкость конденсатора, либо уменьшить максимальный ток нагрузки. Если же вы получили слишком большой максимальный ток стабилитрона, значит ёмкость наоборот слишком большая.

Блок питания с гасящим конденсатором представляет собой простейший вариант запитать какое нибудь маломощное устройство.

При всей своей простоте он имеет и два минуса:
1. Он гальванически связан с сетью! потому такие БП используются там, где нет вероятности прикосновения к контактам.
2. Такой Бп имеет не очень большой выходной ток. При увеличении выходного тока надо увеличивать емкость гасящего конденсатора и его габариты становятся существенными.

Внимание, будьте очень аккуратны, не прикасайтесь к контактам этого БП когда он включен.

Простейшая схема данного БП выглядит так:

Как можно увидеть из схемы, последовательно с сетью стоит конденсатор. Он то и является балластом,, на котором гасится часть напряжения.
Конденсатор не пропускает постоянный ток, но так как в сети переменный и конденсатор в итоге постоянно перезаряжется, то и получается, что в таком случае ток на выходе есть. Причем сила тока напрямую зависит от емкости конденсатора.

Собственно потому для расчета емкости конденсатора необходимо знать как минимум выходной ток нашего будущего БП, причем надо учесть и потребление стабилизатора, обычно это несколько мА.

И так. Есть две формулы, сложная и простая.
Сложная — подходит для расчета при произвольном выходном напряжении.
Простая — подходит в ситуациях, когда выходное напряжение не более 10% от входного.
I — выходной ток нашего БП
Uвх — напряжение сети, например 220 Вольт
Uвых — напряжение на выходе БП (или до стабилизаторе если такой есть), например 12 Вольт.
С — собственно искомая емкость.

Например я хочу сделать БП с выходным током до 150мА. Пример схемы приведен выше, вариант применения — радиопульт с питанием 5 Вольт + реле на 12 Вольт.
Подставляем наши 0.15 Ампера и получаем емкость 2.18мкФ, можно взять ближайший номинал из стандартных — 2,2мкФ, ну или «по импортному» — 225.

Все как бы вроде хорошо, схема простая, но есть несколько минусов, которые надо исключить:
1. Бросок тока при включении может сжечь диодный мост.
2. При выходе из строя конденсатора может быть КЗ
3. Если оставить как есть, то вполне можно получить разряд от входного конденсатора, так как на нем может долго присутствовать напряжение даже после отключения БП от сети.
4. При снятии нагрузки напряжение на конденсаторе до стабилизатора поднимется до довольно большого значения.

Решения:
1. Резистор R1 последовательно с конденсатором
2. Предохранитель 0.5 Ампера.
3. Резистор R2 параллельно конденсатору.
4. Супрессор на 12 Вольт параллельно конденсатору после диодного моста. Я не рекомендую здесь использовать стабилитроны, супрессоры рассчитаны на большую мощность рассеивания и схема будет работать надежнее.

На схеме красным цветом я выделил новые компоненты, синим — небольшое дополнение в виде светодиода.

Но гасящие конденсаторы используют часто и в дешевых светодиодных лампах. Это плохо, так как у таких ламп меньше надежность и часто высокие пульсации света.
Ниже упрощенный вариант схемы такой лампы.

Попробуем рассчитать емкость для такого применения, но так как напряжение на выходе будет явно больше чем 1/10 от входного, то применим первую формулу.
В качестве выходного напряжения я заложил 48 Вольт, 16 светодиодов по 3 Вольта на каждом. Конечно это все условно, но близко к реальности.
Ток — 20мА, типичный максимальный ток для большинства индикаторных светодиодов.

У меня вышло, что необходим конденсатор емкостью 0.298 мкФ. Ближайший из распространенных номиналов — 0.27 или 0.33мкФ. Первый встречается гораздо реже, а второй уже будет давать превышение тока, потому можно составить конденсатор из двух параллельных, например по 0.15мкФ. При параллельном включении емкость складывается.

С емкостью разобрались, осталось еще пара моментов:
1. Напряжение конденсатора
2. Тип конденсатора.

С напряжением все просто, можно применить конденсатор на 400 Вольт, но надежнее на 630, хоть они и имеют больше размер.

С типом чуть сложнее. Для такого применения лучше использовать конденсаторы, которые изначально предназначены для такого использования, например К73-17, CL21, X2
На фото конденсатор CL21

А это более надежный вариант, не смотрите что на нем указано 280 Вольт, у него это значение переменного действующего напряжения и он будет работать надежнее, чем К73-17 или CL21.

Такие конденсаторы могут выглядеть и так

А вот теперь можно еще раз внимательно посмотреть, что надо для того, чтобы собрать такой «простой» блок питания и решить, нужен ли он.
В некоторых ситуациях да, он поможет, но он имеет кучу минусов, потому на мой взгляд лучше применить просто небольшой импульсный блок питания, который уже имеет стабилизированное выходное напряжение, гальваническую изоляцию и больший выходной ток.
Как пример таких блоков питания я могу дать ссылку на подробный обзор четырех вариантов, с тестами, схемами и осмотров.

Но можно поступить еще лучше. Сейчас получили распространение монолитные блоки питания. По сути кубик, в котором находится миниатюрный БП
Например HLK-PM01 производства Hi-link, стоимостью около двух долларов за штуку.

Или их китайский аналог TSP-05 производства Tenstar robot. Они немного дешевле, 1.93 доллара за штуку.
Практика показала, что качество у них сопоставимое.

Как я писал выше, они представляют из себя импульсный Бп в модульном исполнении. БП в пластмассовом корпусе залитый эпоксидной смолой.
Выпускаются на разные напряжения и способны поддерживать его на довольно стабильном уровне.

Внутренности поближе, на фото вариант от Hi-link

На этом вроде все. Надеюсь, что статья была полезна, постараюсь и в будущем находить интересные темы. Также интересны пожелания, что хотелось бы видеть в рубрике — Начинающим.

РЕГУЛИРОВКА Uвых БЕСТРАНСФОРМАТОРНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ

Н.ЦЕСАРУК, г.Тула.

Известные читателям [1…5] бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором (БПГК) (рис.1) обладают существенным недостатком — невозможностью плавно регулировать выходное напряжение. Его величина всегда фиксирована и однозначно определяется напряжением стабилизации примененного стабилитрона, и изменить его плавно нельзя. Во многих случаях такая регулировка необходима.

Рисунок 1 — Бестрансформаторные блоки питания

Предлагаю БПГК, позволяющий в широких пределах плавно изменять выходное напряжение (рис.2). Его особенность заключается в использовании регулируемой отрицательной обратной связи с выхода блока на транзисторный каскад VT1, включенный параллельно выходу диодного моста. Этот каскад является параллельным регулирующим элементом и управляется сигналом с выхода однокаскадного усилителя на VT2. Выходной сигнал VT2 зависит от разности напряжений, подаваемых с переменного резистора R7, включенного параллельно выходу блока питания, и источника опорного напряжения на диодах VD3, VD4.

Рисунок 2 — Схема блока питания

По существу, эта схема представляет собой регулируемый параллельный стабилизатор. Роль балластного резистора играет гасящий конденсатор С1, роль параллельного управляемого элемента — транзистор VT1.

Работает этот блок питания следующим образом. При включении в сеть транзисторы VT1 и VT2 заперты, через диод VD2 происходит заряд накопительного конденсатора С2. При достижении на базе транзистора VT2 напряжения, равного опорному на диодах VD3, VD4, транзисторы VT2, VT1 начинают отпираться. Транзистор VT1 шунтирует выход диодного моста, и его выходное напряжение начинает падать, что приводит к уменьшению напряжения на накопительном конденсаторе С2 и к запиранию транзисторов VT2 и VT1. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение шунтирования выхода диодного моста, увеличение напряжения на С2 и отпирание VT2, VT1, и т.д.

За счет действующей таким образом отрицательной обратной связи выходное напряжение остается постоянным (стабилизированным) при включенной нагрузке R9 и без нее, на холостом ходу. Его величина зависит от положения движка потенциометра R7. Верхнему (по схеме) положению движка соответствует большее выходное напряжение. Максимальная выходная мощность приведенного устройства равна 2 Вт. Пределы регулировки выходного напряжения — от 16 В до 26 В, а при закороченном диоде VD4 пределы регулировки — от 15 В до 19,5 В. В этих диапазонах при отключении R9 (сброс нагрузки) увеличение выходного напряжения не превышает одного процента. Блок питания по схеме рис.2 не боится короткого замыкания нагрузки.

Транзистор VT1 работает в переменном режиме: при работе на нагрузку R9 — в линейном режиме, на холостом ходу- в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотой пульсации напряжения на конденсаторе С2 — 100 Гц. При этом импульсы напряжения на коллекторе транзистора VT1 имеют пологие фронты.

Линейный режим является облегченным, транзистор VT1 нагревается мало и может работать практически без радиатора. Небольшой нагрев имеет место в нижнем положении движка потенциометра R7 при минимальном выходном напряжении. На холостом ходу, с отключенной нагрузкой R9, тепловой режим транзистора VT1 ухудшается в верхнем положении движка R7. В этом случае транзистор VT1 должен быть установлен на небольшой радиатор, например в виде алюминиевой пластинки квадратной формы со стороной 3 см, толщиной 1…2 мм.

Регулирующий транзистор VT1 — средней мощности, с большим коэффициентом передачи (составной). Его коллекторный ток должен быть в 2…3 раза больше максимального тока нагрузки. Коллекторное напряжение VT1 должно быть не меньше максимального выходного напряжения блока питания.

В качестве VT1 могут быть использованы п-р-п транзисторы КТ972А, КТ829А, КТ827А и т.д. Транзистор VT2 работает в режиме малых токов, поэтому годится любой маломощный р-п-р транзистор — КТ203А…В, КТ361А…Г, КТ313А, Б, КТ209А, Б и т.д.

Емкость гасящего конденсатора С1 может быть ориентировочно определена по методикам [3, 5]. Критерием правильности выбора емкости С1 является получение на нагрузке требуемого максимального напряжения. Если его емкость искусственно уменьшить на 20…30%, то максимальное выходное напряжение на номинальной нагрузке не будет обеспечено.

Другим критерием правильности выбора С1 является неизменность характера осциллограммы напряжения на выходе диодного моста (рис.3). Осциллограмма напряжения имеет вид последовательности выпрямленных синусоидальных полуволн сетевого напряжения с ограниченными (уплощенными) вершинами положительных полусинусоид. Амплитуды ограниченных вершин являются переменной величиной, зависят от положения движка потенциометра R7 и меняются линейно при его вращении. Но каждая полуволна должна обязательно доходить до нуля, наличие постоянной составляющей (как показано на рис.3 пунктиром) не допускается, т.к. при этом нарушается режим стабилизации.

Рисунок 3

Уровень пульсации на нагрузке для схемы рис.2 — не более 70 мВ. Резисторы R1, R2-защитные. Они предохраняют регулирующий транзистор VT1 от выхода из строя вследствие перегрузки по току при переходных процессах в момент включения блока в сеть (из-за дребезга контактов соединительной пары сетевая вилка-розетка).

По принципу приведенной схемы могут быть построены аналогичные блоки питания на другие требуемые значения мощности.

Литература

1. Дорофеев М. Бестрансформаторный с гасящим конденсатором. — Радио, 1995, N1, С.41; N2, С.36, 37.

2. Хухтитков Н. Зарядное устройство. — Радио,1993, N5, С.37.

3. Бирюков С. Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором. — Радио, 1997, N5, С.48-50.

4. Ховайко О. Источник питания с конденсаторным делителем напряжения. — Радио, 1997, N11, С.56.

5. Банников В. Упрощенный расчет бестрансформаторного блока питания. — Радиолюбитель, 1998, N1, С.14-16; N2.C.16, 17.

(РЛ 5-99)

Бестрансформаторные сетевые источники питания с гасящим конденсатором

Автор: Лупенко Александр

Несколько схем и расчет бестрансформаторных блоков питания с гасящим конденсатором

Сетевой источник питания с гасящим конденсатором (рис. 1), по сути, есть делитель напряжения, у которого верхнее плечо – конденсатор, а нижнее представляет собой сложную нелинейную диодно-резисторно-конденсаторную цепь. Этим и определены недостатки (и достоинства, конечно) таких устройств.

Рисунок 1:

Для того чтобы источник мог работать в широком интервале тока нагрузки с высоким КПД, достаточно входной делитель напряжения выполнить чисто реактивным, например, конденсаторным (рис. 2).

Рисунок 2:

Он позволяет дополнительно стабилизировать выходное напряжение источника последовательно включенным компенсационным или импульсным стабилизатором, чего нельзя делать в обычном источнике с гасящим конденсатором. Как показано в статье С. Бирюкова “Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором” – “Радио”, 1997, N 5, с. 48-50, – последовательный стабилизатор можно использовать только при ограничении напряжения на его входе, что опять-таки заметно снижает КПД.

Источник с конденсаторным делителем напряжения целесообразно использовать для совместной работы с импульсными стабилизаторами. Идеально подходит он для устройства, длительно потребляющего малый ток, но требующего в определенный момент резкого его увеличения. Пример – квартирное сторожевое устройство на микросхемах “МОП с исполнительным узлом на реле и звуковом сигнализаторе.

Ток, потребляемый конденсаторным делителем, будет иметь фазовый сдвиг в 90 град. относительно напряжения сети, поэтому делитель напряжения на реактивных элементах не требует охлаждения. Исходя из вышесказанного, ток через делитель вроде бы можно выбрать сколь угодно большим. Однако неоправданное увеличение тока делителя приведет к активным потерям в проводах и к увеличению массы и объема устройства. Поэтому целесообразно принять ток через делитель напряжения в пределах 0,5…3 от максимального тока нагрузки.

Расчет источника с емкостным делителем несложен. Как следует из ф-лы (2) в упомянутой статье, выходное напряжение Uвых и полный выходной ток (стабилитрона и нагрузки Iвых) источника по схеме 1,а связаны следующим образом:

Iвых = 4fC1(2Uc-Uвых)

Эта формула пригодна и для расчета источника с конденсаторным делителем, в ней просто надо заменить С1 на суммарную емкость параллельно соединенных конденсаторов С1 и С2, показанных на рис./2/(C1+C2)-2Un.

Емкость и рабочее напряжение конденсатора С2 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения – соотношение значений емкости С1/С2 обратно пропорционально значениям падающего на С1и С2 напряжения. Например, если С1″ =1 мкф, а С2=4 мкФ, то напряжение Uc1 будет равно 4/5 напряжения сети, a Uc2=Uc/5, что при напряжении сети Uc = 220 В соответствует 186 и 44 В. Необходимо учесть, что амплитудное значение напряжения почти в 1,5 раза превышает действующее, и выбрать конденсаторы на соответствующее номинальное напряжение.

Несмотря на то, что теоретически конденсаторы в цепи переменного тока мощности не потребляют, реально в них из-за наличия потерь может выделяться некоторое количество тепла. Проверить заранее пригодность конденсатора для использования в источнике можно, просто подключив его к электросети и оценив температуру корпуса через полчаса. Если конденсатор С1 успевает заметно разогреться, его следует счесть непригодным для использования в источнике.

Практически не нагреваются специальные конденсаторы для промышленных электроустановок – они рассчитаны на большую реактивную мощность. Такие конденсаторы используют в люминесцентных светильниках, в пускорегулирующих устройствах асинхронных электродвигателей и т. п.

Ниже представлены две практические схемы источников питания с конденсаторным делителем: пятивольтный общего назначения (рис. 3) на ток нагрузки до 0,3 А и источник бесперебойного питания для кварцованных электронно-механических часов (рис. 4).

Рисунок 3:

Рисунок 4:

Делитель напряжения пятивольтного источника состоит из бумажного конденсатора С1 и двух оксидных С2 и СЗ, образующих нижнее по схеме неполярное плечо емкостью 100 мкФ. Поляризующими диодами для оксидной пары служат левые по схеме диоды моста. При номиналах элементов, указанных на схеме, ток замыкания (при Rн=0) равен 600 мА, напряжение на конденсаторе С4 в отсутствие нагрузки – 27 В.

Электронно-механические часы обычно питают от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. Предлагаемый источник вырабатывает напряжение 1,4 В при среднем токе нагрузки 1 мА. Напряжение, снятое с делителя С1С2, выпрямляет узел на элементах VD1, VD2. СЗ. Без нагрузки напряжение на конденсаторе СЗ не превышает 12В.

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 источник питания

Бестрансформаторный источник питания Бестрансформаторный блок питания — подробное описание схемы.

Целью разработки было создание дешевого компактного источника питания для небольших схем Cmos. Цепи управляли сетевым оборудованием (вентиляторами, освещением, нагревателями и т. Д.) Через оптически изолированный симистор, такой как MOC 3020. Для питания диода в оптическом изоляторе требовался ток около 10 мА.И сами схемы управления Cmos требовали гораздо меньше этого. Так что блока питания на 20 мА было более чем достаточно.

Типичная мощность

Мы начнем с рассмотрения тока, протекающего через участок переменного тока цепи. То есть — ток, протекающий через [FR — R1 — C1 — ZD1 & ZD2]. Максимальный ток, протекающий через эти компоненты, контролируется — почти исключительно — значением C1. Или, чтобы быть немного точнее, емкостным сопротивлением C1.

Формула тока в цепи переменного тока

Суммарно резисторы в цепи переменного тока составляют 1100 Ом. Он состоит из R1 и плавкого резистора на 100 Ом. R1 ограничивает пиковый ток через конденсатор. Но это очень мало влияет на среднеквадратичный ток, протекающий по цепи. Это связано с тем, что вклад R в значение знаменателя относительно невелик.

В цепи нет индуктивности. Итак — 2ΠFL = Ноль. Следовательно, он абсолютно не влияет на значение знаменателя. Остается только емкостное сопротивление C1.

Емкостное реактивное сопротивление — XC — измеряется в омах. Его значение зависит как от размера конденсатора, так и от частоты тока. При 50 Гц — емкостное сопротивление конденсатора 0,47 мкФ — эквивалентно резистору 6 кОм.Прилагаемый к нему калькулятор Calculator позволит вам исследовать эффекты изменения емкости конденсатора и / или частоты.

Так почему бы просто не использовать резистор 6k8? Мощность, рассеиваемая конденсатором 0,47 мкФ, ниже, чем мощность, рассеиваемая резистором 6 кОм. Это потому, что ток через конденсатор — всегда в противофазе с напряжением на нем.

Ватт = Ток x Вольт В случае резистора — по мере роста напряжения на нем — увеличивается и ток, протекающий через него. Когда и напряжение, и ток максимальны — мощность достигает своего пика.

А вот с конденсатором происходит обратное. Когда напряжение на конденсаторе равно нулю — ток через него максимален. В этот момент мощность, рассеиваемая конденсатором, составляет:

Вт = ток x ноль = ноль Точно так же, когда напряжение на конденсаторе максимальное — конденсатор полностью заряжен.Таким образом, ток, протекающий через него, равен нулю. В этот момент мощность, рассеиваемая конденсатором, составляет:

Вт = ноль x напряжение = ноль Только где-то между этими двумя крайностями — когда и напряжение, и ток ниже своего максимума — мощность достигает своего пика. Следовательно, этот пик должен быть ниже, чем у резистора.

Ток, протекающий через часть переменного тока бестрансформаторного источника питания , составляет приблизительно 33 мА.Он проходит через ZD1 и ZD2 и доступен для исправления. Вы можете думать о стабилитронах как о вторичных обмотках сетевого трансформатора. Однако — в отличие от трансформатора — в условиях «холостого хода» стабилитроны должны будут рассеивать всю доступную энергию. Другими словами, если ваша схема должна быть запитана без R2 и ZD3 или без подключенной выходной нагрузки, ZD1 и ZD2 должны иметь мощность не менее 1 Вт.
Калькулятор ниже позволит вам изучить эффекты изменения различных входных значений.Например, увеличение частоты вызывает рост тока, потому что реактивное сопротивление C1 падает с ростом частоты. Другой пример — если вы уменьшите сопротивление резистора до нуля, вы обнаружите, что он очень мало влияет на выходной ток. Резистор просто ограничивает пиковый ток. И вам придется значительно увеличить его — прежде чем это вызовет серьезное падение выходного тока. Через ZD1 и ZD2 проходит около 33 мА.Выходной сигнал BR1 составляет около 15 В постоянного тока. Мы не можем брать от BR1 более 33 мА — это просто вызовет падение напряжения. Таким образом, мы соглашаемся на максимальный ток, скажем, 30 мА. Мы также хотим снизить напряжение с 15 В до 12 В с помощью R2 и ZD3. Поскольку напряжение на ZD3 зафиксировано на уровне 12 вольт, оставшиеся 3 вольта должны быть на R2. А поскольку мы знаем как напряжение на R2, так и ток, протекающий через него, мы можем рассчитать номинал резистора, используя закон Ома.

Ток 30 мА проходит через ZD3 и теоретически доступен для питания вашей цепи.Если вашей цепи требуется всего около 20 мА, то оставшиеся 10 мА продолжают проходить через ZD3, так что падение напряжения на R2 остается постоянным, а на выходе остается 12 вольт.

Если вы попытаетесь взять из цепи более 30 мА — падение напряжения на R2 превысит 3 вольта — а выходное напряжение упадет ниже 12 вольт. На практике — доступно до 20 мА при 12 вольтах.

Цепи управления Cmos не нуждались в особенно плавном питании — и выбор 47 мкФ для C2 дал хороший компромисс между физическими размерами и степенью сглаживания.Если у вас есть место — и вы хотите большего сглаживания — вы можете использовать конденсатор большей емкости. А еще один электролитический конденсатор — на выходе — при необходимости даст дополнительное сглаживание.

Ниже приведен чертеж принципиальной схемы, взятый из SimMetrix Circuit Simulator . Графические изображения были изготовлены отдельно — компанией SimMetrix. Но — для простоты — я собрал их все в один рисунок. Программа симулятора бесплатна.И есть версии как для Linux, так и для Windows. Если вы хотите исследовать эту схему дальше — вы найдете мою симуляцию в этом маленьком zip-файле . .

C1 ДОЛЖЕН быть конденсатором типа «супрессор». Они предназначены для прямого подключения к входящей электросети. Они производятся по очень высоким стандартам — из материалов с высокими техническими характеристиками. Обычно вы можете узнать ограничительные конденсаторы, потому что они покрыты логотипами многих различных органов по стандартам безопасности.

Чем больше значение C1, тем ниже будет его емкостное реактивное сопротивление и тем выше будет ток, протекающий через него. Вы можете использовать один конденсатор с более высоким значением или вы можете подключить два или более конденсатора меньшего размера параллельно. Например, два конденсатора 0,47 мкФ, соединенные параллельно, дают эквивалент конденсатора 1 мкФ и почти удваивают доступный ток.

Однако — увеличение емкости конденсатора также увеличивает значимость вклада R в знаменатель — R1 должен работать больше .А дополнительный ток, протекающий в цепи — означает, что резисторы и стабилитроны должны будут рассеивать больше энергии (ватт). Если C1 равен 1 мкФ, тогда R1 должен быть 7 Вт, а стабилитроны на 16 В должны быть 2 Вт.

Это подводит нас к главному ограничению схемы. Это действительно лучше всего, когда он используется для обеспечения до 20 мА постоянного тока. Если вы попытаетесь произвести больше тока — компоненты начнут становиться очень большими — и они будут выделять больше тепла. Наступает момент, когда имеет смысл использовать небольшой сетевой трансформатор.

Как рассчитать ток конденсатора в бестрансформаторных источниках питания

Возможно, вы проанализировали множество бестрансформаторных источников питания в этом блоге и в Интернете, несмотря на то, что определение необходимого сетевого конденсатора в таких цепях постоянно оставалось проблемой для многих. конструкторы.

Прежде чем мы поймем формулу для определения и оптимизации сетевого конденсатора в бестрансформаторном источнике питания, может быть жизненно важно, чтобы вы сначала суммировали проект обычного бестрансформаторного источника питания.Следующая диаграмма демонстрирует классическую конструкцию бестрансформаторного источника питания:

Говоря о диаграмме, ряд необходимых частей обозначен следующими особенностями: C1 — неполярный конденсатор высокого напряжения, который может быть запущен для снижения смертельной опасности в сети. ток в соответствии с предпочтительными ограничениями в соответствии с требованиями к нагрузке.

Таким образом, этот элемент становится очень важным в результате заданной цели уменьшения сетевого тока.D1 — D4 настроены как мостовая выпрямительная сеть для коррекции пониженного переменного тока от C1, чтобы иметь возможность сделать выход подходящим для любой конкретной предполагаемой нагрузки постоянного тока. Z1 предназначен для стабилизации выхода до необходимых безопасных пределов напряжения.

C2 настроен для фильтрации любых пульсаций постоянного тока и создания полностью чистого постоянного тока для подключенной нагрузки. R2 может быть дополнительным, но рекомендуется для лечения скачка включения от сети, хотя в идеале этот компонент должен быть восстановлен с помощью термистора NTC.

Во всей упомянутой выше бестрансформаторной конструкции C1 является единственным важным компонентом, размеры которого необходимо правильно подобрать, чтобы обеспечить оптимальную оптимизацию выходного тока от него в соответствии с требованиями нагрузки.

Выбор конденсатора большой емкости для сравнительно менее известной нагрузки может значительно повысить вероятность того, что слишком большой импульсный ток попадет в нагрузку и приведет к ее более раннему повреждению.

С другой стороны, правильно подобранный конденсатор гарантирует управляемый бросок скачка напряжения и малое рассеяние, обеспечивая достаточную безопасность для подключенной нагрузки.

Значение тока, которое может быть оптимально удобным с помощью бестрансформаторного источника питания для конкретной нагрузки, может быть определено с помощью закона Ома: I = V / R, где I = ток, V = напряжение, R = сопротивление. как мы можем заметить, в приведенной выше формуле R — нечетный параметр, поскольку мы используем конденсатор в качестве элемента ограничения тока.

Чтобы взломать это, мы должны вместо этого получить подход, который может переводить значение ограничения тока конденсатора, когда дело доходит до Ом или единицы сопротивления, чтобы гарантировать, что формула закона Ома может быть преодолена.

Для этого мы сначала обнаруживаем реактивное сопротивление конденсатора, которое часто рассматривается как сопротивление, равное сопротивлению 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 из приведенной выше формулы, выражается в омах, и это можно мгновенно заменить его на закон Ома, описанный выше.

Давайте раскроем иллюстрацию, чтобы узнать о достижении приведенных выше формул: Давайте посмотрим, какой ток конденсатор 1 мкФ может выдавать при конкретной нагрузке:

У нас в руках наверняка есть следующие данные: pi = 22/7 = 3 .14 f = 50 Гц (частота переменного тока в сети) 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 где-то около Подстановки это эквивалентное значение сопротивления в нашей формуле закона Ома, мы получаем: R = V / I или I = V / R

Учитывая V = 220 В (поскольку конденсатор предназначен для поддержки сетевого напряжения), мы получаем: I = 220 / 3184 = 0,069 ампер или 69 мА приблизительно

Таким же образом можно определить другие конденсаторы, чтобы понять их максимальную пропускную способность или номинальный ток.Вышеупомянутый разговор широко описывает, как можно определить ток конденсатора практически в любой подходящей схеме, особенно в бестрансформаторных емкостных источниках питания.

Замечания по проектированию источника питания: Бестрансформаторный источник питания

Для обеспечения питания маломощных цепей часто бывает полезно использовать бестрансформаторный источник питания.

Очередная статья из серии о конструкции блока питания. Мы проанализируем несколько аспектов аппаратного обеспечения и моделирования.Вот предыдущая статья. Наслаждаться!

Если ток, потребляемый нагрузкой, составляет порядка нескольких десятков миллиампер, фактически возможно преобразовать входное напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока без необходимости использования громоздких и дорогих трансформаторов. Бестрансформаторное решение не только имеет меньший вес и габариты, но и дешевле. В зависимости от типа схемы бестрансформаторные источники питания делятся на две категории: емкостные и резистивные. Теперь мы рассмотрим характеристики каждого типа цепи, как определить мощность задействованных электронных компонентов и какие меры следует принять для повышения безопасности.

Бестрансформаторный емкостный источник питания

Схема бестрансформаторного емкостного источника питания показана на рис. 1 . Значения, указанные для компонентов, относятся к конкретному случаю источника питания, а формулы, позволяющие рассчитать эти значения, приведены ниже. L и N указывают, соответственно, линию и нейтраль сетевого напряжения переменного тока, тогда как V _OUT является выходным напряжением, а I _OUT — выходным током.Пусковой ток (потенциально способный повредить компоненты) ограничен резистором R ₁ и реактивным сопротивлением C ₁ . D ₁ — стабилитрон, который обеспечивает стабилизированное опорное напряжение, а D ₂ — обычный кремниевый диод, предназначенный для выпрямления переменного напряжения.

Рисунок 1: Емкостный бестрансформаторный источник питания (Изображение: Microchip)

Напряжение на нагрузке остается постоянным, пока выходной ток I _OUT меньше или равен входному току I _IN , значение которого можно рассчитать как:

Где V _Z — напряжение стабилитрона, V _RMS — среднеквадратичное значение входного переменного напряжения, а f — его частота.Минимальное значение I _IN должно соответствовать потребляемой мощности нагрузки, а его максимальное значение должно использоваться для выбора правильной номинальной мощности для каждого компонента. Выходное напряжение В _OUT можно рассчитать как:

Где В _D — напряжение прямого смещения на D ₂ (0,6–0,7 В для обычного кремниевого диода). Что касается R ₁ , рекомендуется выбрать компонент, по крайней мере, с удвоенной мощностью по сравнению с теоретическим значением P _R1 , определяемым по формуле:

Конденсатор C ₁ , который дает название этому типу схемы, следует выбирать с напряжением, по крайней мере, вдвое превышающим напряжение сети переменного тока (например, 250 В в цепи U.С.). Диод D ₁ должен иметь по крайней мере вдвое большую мощность по сравнению с теоретическим значением, определяемым следующей формулой:

То же самое относится к мощности диода D ₂ , где постоянное значение напряжения 0,7 В теперь может использоваться вместо В _Z . Для C ₂ обычно используется электролитический конденсатор с напряжением как минимум в два раза выше, чем В _Z .

Основные преимущества емкостного решения по сравнению с трансформаторным решением заключаются в меньших размерах, весе и стоимости.По сравнению с решением резистивного типа, представленным в следующем абзаце, эта схема позволяет получить более высокий уровень эффективности. К недостаткам можно отнести отсутствие изоляции от входного переменного напряжения и более высокую стоимость по сравнению с резистивным решением.

Бестрансформаторный резистивный источник питания

Схема типичного бестрансформаторного резистивного источника питания показана на рис. 2 . Опять же, выходное напряжение V _OUT остается постоянным, пока ток I _OUT меньше или равен входному току I _IN , с той разницей, что теперь ограничение пускового тока выполняется только резистором R, _{, 1,}, .Выходное напряжение В _OUT можно рассчитать по той же формуле, что и для емкостного источника питания, а входной ток I _IN теперь можно получить, применив следующую формулу:

Рисунок 2: Резистивный бестрансформаторный источник питания (Изображение: Microchip)

Как и в предыдущем случае, компоненты должны быть выбраны со значением мощности, по крайней мере, вдвое превышающим теоретическое значение, которое можно рассчитать, применив закон Ома ( P = R × I ² для резистора R ₁ и P = V × I для диодов D ₁ и D ₂ ).Электролитический конденсатор C ₂ должен иметь размер, как в емкостном корпусе.

Резистивный источник питания имеет то преимущество, что он имеет меньшие размеры и вес по сравнению с трансформаторной схемой и представляет собой самое дешевое решение. Однако даже в этом случае нет изоляции от сети переменного тока и КПД ниже, чем у емкостной схемы.

Как повысить безопасность

Обе предложенные схемы имеют большой предел: они лишены какой-либо изоляции и защиты от сетевого напряжения, что представляет собой серьезную проблему безопасности.Однако, применив некоторые небольшие модификации, можно настроить обе цепи, чтобы удовлетворить это требование. Модификации, показанные на рис. 3 , включают добавление:

Предохранитель для защиты от перегрузки по току на входе
Варистор для защиты от переходных процессов
Резистор R ₂ ( R ₃ ) параллельно с C ₁ ( C ₃ ) для повышения электромагнитной устойчивости
Разделение R ₁ на два резистора R ₁ и R ₂ для обеспечения лучшей защиты от скачков напряжения и предотвращения возникновения электрической дуги (только для резистивная цепь)

Рисунок 3: Модификации для повышения безопасности (Изображение: Microchip)

Для получения дополнительной информации:

Силовая электроника играет все более важную роль на различных рынках, таких как автомобильный, промышленный и потребительский.Это также технология, позволяющая реализовать широкий спектр новых и улучшенных функций, которые повышают производительность, безопасность и функциональность автомобилей и интеллектуальных сетей. Сложные электрические и тепловые требования сильно влияют на конструкцию силовых электронных систем. Новости силовой электроники будут посвящены основным темам, таким как преобразователь мощности, управление движением, полупроводники и управление температурой. Электронная книга Power Electronics News — это интерактивный подход к информированию о последних технологиях, тенденциях и инновационных продуктах на определенных рынках.

Конструкция бестрансформаторного конденсаторного источника питания

О бестрансформаторных источниках питания я уже писал в статье «Бестрансформаторный источник питания постоянного тока». Здесь мы увидим, как спроектировать источник питания с капельным конденсатором. Конденсаторные источники питания — это простое, недорогое и легкое решение для подачи постоянного тока в цепи, требующие малых токов. Это невысокая стоимость и легкий вес, так как нет громоздких трансформаторов.

Бестрансформаторный конденсаторный источник питания 12 В 40 мА

Предохранитель на 200 мА защитит цепь от сети во время короткого замыкания или отказа компонентов.MOV (Металлооксидный варистор) 275V защитит от скачков напряжения или скачков напряжения. Конденсатор C1 номиналом X является основной частью этого источника питания, так как он будет понижать избыточное сетевое напряжение на нем. Избыточная энергия не будет рассеиваться в виде тепла, поскольку мы используем капельницу конденсатора вместо резистора. Резистор R1 является резистором отвода конденсатора C1. Которая разряжает конденсатор при отключении питания, что предотвращает любые удары из-за заряда конденсатора. Резистор R2 предназначен для предотвращения чрезмерного переходного тока, который может протекать при включении источника питания.

Diodes D1 ~ D4 представляет собой мостовой выпрямитель, который выпрямляет входную мощность переменного тока. Среди этих D1 и D2 — стабилитроны. Таким образом, выпрямленный выход будет ограничен его напряжением стабилитрона. Конденсатор C2 — это фильтрующий конденсатор, который фильтрует выпрямленное переменное напряжение.

Источник питания капельного конденсатора — Анимация работы

Работа в приведенной выше анимации не требует пояснений. В положительном полупериоде диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении, и ток течет через нагрузку.Выходное напряжение будет ограничено стабилитроном для диода D1. В отрицательном полупериоде диоды D2 и D3 смещаются в прямом направлении, и выходное напряжение ограничивается эффектом стабилитрона диода D2.

Максимальный ток

Ток I = V / Z, где V — напряжение, а Z — полное сопротивление.
Емкостное реактивное сопротивление X _C1 = 1 / (2πfC) , где f — частота, а C — емкость.

X _C1 = 1 / (2 x 3,14 x 50 x 680 x 10 ^-9) = 4683 Ом
X _{1 =} X _C1 // R ₁ = (X _C1 x R ₁) / (X _C1 + R ₁) = (4683 x 470 x 10 ³ ) / (4683 + 470 x 10 ³) = 4637 Ом (параллельные сопротивления)
Напряжение стабилитрона, Vz = 12В
Vin = 230 В
Диод Drop, Vd = 0.7В
I = (Vin — Vd — Vz) / (X ₁ + R ₁) = (230 — 0,7 — 12) / (4637 + 100) = 0,046 A = 46 мА.

Номинальные характеристики компонентов для источника питания 12 В, 40 мА

Согласно приведенным выше расчетам, C1 = 680 нФ, 400 В
В _X1 = X ₁ x I = 4637 x 0,046 = 213,3 В
P _R1 = I ² R = V ² / R = (213,3) ² / 470,000 = 0,1 Вт
R ₁ = 470 кОм, 0.25Вт
P _R2 = I ² R = (0,046) ² x 100 = 0,2116 Вт
R ₂ = 100 Ом, 0,5 Вт
Мощность стабилитрона, Pz = Vz x Imax = 12 x 0,046 = 0,552 Вт
D1, D2 = 12В, 1Вт стабилитрон
D3, D4 = 1N4007 , начиная с 1000V PIV

Примечание: Лучше выбирать номинальную мощность резисторов, превышающую удвоенную рассеиваемую мощность.

В нашем эксперименте мы использовали резисторы с более высоким номиналом, чем указано в расчетах.Вам не нужно использовать такие большие резисторы. Здесь мы использовали нагрузочный резистор на 300 Ом, чтобы проверить возможность управления током.

Блок питания конденсатора 12 В на макетной плате

Выходное напряжение = Vz — Vd = 12 — 0,7 = 11,3 В

Выход источника питания конденсаторной капельницы 12 В

Не пробуйте эту схему, если у вас нет большого опыта работы с электроникой. Следует соблюдать осторожность при тестировании или использовании этой схемы. Не прикасайтесь к каким-либо точкам цепи, так как некоторые точки этой цепи находятся под напряжением сети.После сборки и тестирования поместите схему в металлический корпус, не касаясь печатной платы и металлического корпуса. Металлический корпус должен быть правильно заземлен, чтобы избежать поражения электрическим током.

Конструкция бестрансформаторного источника питания — Lab Projects BD

Опубликовано MKDas 22 ноября 2020 г. 22 ноября 2020 г.

От любителей до профессионалов Бестрансформаторные блоки питания — одна из распространенных схем проектирования блоков питания, которую каждый хочет делать.Этот тип блока питания имеет как достоинства, так и недостатки. В этой статье я подробно остановлюсь на этой теме и рассмотрю несколько методов с расчетами. Итак, давайте начнем нашу «Проектирование бестрансформаторного источника питания с помощью калькулятора».

Заявление об отказе от ответственности: Электричество всегда опасно. Для работы с электричеством требуется соответствующее умение. Работайте на свой страх и риск. Автор не будет нести ответственности за любое неправильное использование, вредные действия или любую ошибку, которую вы совершите.Содержимое этого веб-сайта уникально и защищено авторским правом. Пожалуйста, не совершайте бессмысленных действий, копируя и заявляя, что это ваше. Большинство статей, опубликованных здесь, хранятся в открытом доступе, чтобы помочь вам. Возьмите знания бесплатно и используйте их, но если вам интересно, вы можете купить готовые ресурсы, предлагаемые здесь. Если вам нужна помощь или руководство, не стесняйтесь комментировать ниже, автор постарается вам помочь. Спасибо.

*** Предупреждение:

Опасность поражения электрическим током существует во время экспериментов с бестрансформаторными цепями, которые подключаются к электросети.В следующих схемах нет трансформатора для изоляции линии питания, поэтому пользователь должен быть очень осторожным и оценить риски переходных процессов в линии в приложении пользователя. При проверке следующих цепей следует использовать изолирующий трансформатор.

О бестрансформаторных источниках питания:

Бестрансформаторные источники питания очень распространены в небольших устройствах переменного тока, где пользовательский интерфейс не является прямым, например в цепях датчиков, устройствах с дистанционным управлением, индикаторах и т. Д.Но он также очень полезен для небольших нагрузок переменного тока из-за его легкости и низкой цены. Единственными двумя основными недостатками являются отсутствие изоляции в этих цепях от сети переменного тока и низкая пропускная способность по току. Это идеальные блоки питания для небольшой схемы на базе микроконтроллера и некоторых слаботочных аксессуаров. Вот почему так популярны бестрансформаторные блоки питания.

Бестрансформаторные источники питания могут быть как резисторными, так и конденсаторными.Таким образом, мы можем разработать бестрансформаторные источники питания двух типов.

Резистивные бестрансформаторные источники питания
Емкостные бестрансформаторные источники питания.

В этой статье мы увидим и то, и другое, а также разработаем некоторые другие, смешивая различные компоненты.

Ссылка: Указание по применению AN954

Емкостный источник питания:

Здесь показан емкостный источник питания:

Здесь резистор R1 (470 Ом / 0.5 Вт) используется в качестве резистора, ограничивающего пусковой ток. Конденсатор C1 (0,47 мкФ 250 В) используется для уменьшения общего тока. Стабилитрон D1 (5,1 В) регулирует выход, а диод D2 выпрямляет, чтобы получить выход постоянного тока. Конденсатор С2 — полярный конденсатор, используемый как шунтирующий конденсатор.

Эта таблица расчетов создана http://www.nomad.ee. Формулы и информация взяты из заметки по применению Microchip AN954, написанной Рестоном Кондитом.

Конденсатор C1 должен быть конденсатором типа X2.Конденсаторы класса X2 используются в приложениях, где пиковое напряжение ниже 2500 вольт. Конденсаторы X3 используются там, где пиковое напряжение меньше или равно 1200 вольт. Конденсаторы Х2 самые распространенные. Конденсаторы Y , с другой стороны, соединены от линии к земле.

Конденсаторы типа X2

Получите свои значения из этой таблицы.

Теперь вы можете очень легко выбрать компоненты для создания собственного трансформаторного источника питания.

Преимущество этого конденсаторного источника питания:

Этот бестрансформаторный конденсаторный источник питания значительно меньше и легче трансформаторного источника питания
Достаточно для небольших нагрузок, таких как микроконтроллеры и некоторые небольшие схемы на основе датчиков
Определенно рентабельно по сравнению с трансформаторным источником питания
Конденсатор источник питания более эффективен, чем источник питания на основе резистора.

Недостатки конденсаторного питания:

Не изолирован от линий переменного тока.
Немного дороже, чем источник питания на основе резистора
Пропускная способность по току намного меньше, чем у источников питания на основе трансформатора

Резистивный источник питания:

Резистивный источник питания предназначен для замены конденсатора X2 C1 предыдущей схемы на резистор.

Но здесь вам нужно использовать резистор высокой ватт из-за резистивных потерь. Именно поэтому этот тип блока питания используется не так часто. Рекомендуемая схема — с конденсатором.

Блок питания конденсаторный с безопасностью:

Когда требуется хороший бестрансформаторный источник питания, мы должны добавить некоторые защиты для уменьшения переходных неисправностей, а также для устранения всплесков.

Здесь в самом начале цепи используется предохранитель для защиты от короткого замыкания и переходных процессов. Тогда VR1 — это варистор, который отсекает любые всплески номинального напряжения. Затем R2 на конденсаторе C1 используется в качестве резистора утечки для разряда C1 при отключении питания.Таким образом может быть обеспечена хорошая безопасность.

Вывод:

Бестрансформаторные источники питания очень полезны в небольших приложениях, особенно для настенных розеток на базе микроконтроллеров или датчиков. Как емкостный, так и резистивный бестрансформаторный источник питания предлагает значительную стоимость и экономию места, но выбор типа схемы важен в зависимости от типа нагрузки.

Надеюсь, этот проект был вам полезен. Если вы сделаете такую для себя, мне будет очень приятно.Если вам понадобится помощь, дайте мне знать. Поделитесь этим проектом и подпишитесь на мой блог. Спасибо.

Не забудьте подписаться на другие полезные статьи, например о конструкции бестрансформаторных источников питания.

Не забудьте подписаться на следующее обновление.

JLCPCB — всего 2 доллара за прототип печатной платы (любого цвета)

Быстрая обработка в течение 24 часов, отличное качество и непревзойденные цены

Приветственный бонус $ 18 за новые регистрации Сейчас !!! https: // jlcpcb.com

Проверьте это: 5 самых крутых мультиметров, которые можно купить

Бестрансформаторный источник питания

Одной из основных проблем, которая должна быть решена при проектировании электронной схемы, является производство низковольтного источника питания постоянного тока от переменного тока для питания схемы. Обычный метод — это 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.

Выбор падающего конденсатора и конструкции схемы требует определенных технических знаний и практического опыта, чтобы получить желаемое напряжение и ток. Обычный конденсатор не справится с этой задачей, так как устройство будет разрушено быстрым током от сети. Скачки напряжения в сети создадут дыры в диэлектрике, и конденсатор перестанет работать. Конденсатор класса X, предназначенный для использования в сети переменного тока, необходим для снижения напряжения переменного тока.

Фиг.1: Изображение конденсатора

X Номинальный конденсатор 400 Вольт

Перед тем, как выбрать сбрасывающий конденсатор, необходимо понять принцип работы и принцип действия сбрасывающего конденсатора. Конденсатор класса X рассчитан на 250, 400, 600 В переменного тока. Также доступны версии с более высоким напряжением. 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 0.Конденсатор емкостью 22 мкФ, работающий при частоте сети 50 Гц, будет иметь вид X = 1 / {2 ¶ x 50 x 0,22 x (1 / 1,000,000)} = 14475,976 Ом или 14,4 кОм. 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 = v 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 обеспечить ток около 15 мА в цепи.Но для многих схем этого недостаточно. Поэтому для таких цепей рекомендуется использовать конденсатор емкостью 470 нФ, рассчитанный на 400 В, чтобы обеспечить требуемый 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

Рис. 3: 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.

Рис. 4: Таблица, показывающая характеристики выпрямительных диодов общего назначения

Так что подходящий вариант — выпрямительный диод 1N4007. Обычно у кремниевого диода падение напряжения в прямом направлении равно 0.6 В. Номинальный ток (прямой ток) выпрямительных диодов также различается. Большинство выпрямительных диодов общего назначения серии 1N имеют номинальный ток 1 А.

Рис.5: Изображение диода

DC Сглаживание

Сглаживающий конденсатор используется для генерации постоянного тока без пульсаций. Сглаживающий конденсатор также называется фильтрующим конденсатором, и его функция заключается в преобразовании полуволнового / двухполупериодного выходного сигнала выпрямителя в плавный постоянный ток.Номинальная мощность и емкость — 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 частотой 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.Пульсации, возникающие в конденсаторе, прямо пропорциональны току нагрузки и обратно пропорциональны значению емкости. Лучше поддерживать пульсации 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) с номинальным напряжением 25 В или более. Если пульсация будет чрезмерной, это повлияет на работу схемы, особенно RF и IR схем.

Регулировка напряжения

Стабилитрон

используется для генерации регулируемого выхода постоянного тока.Стабилитрон предназначен для работы в области обратного пробоя. Если кремниевый диод смещен в обратном направлении, достигается точка, в которой его обратный ток внезапно увеличивается. Напряжение, при котором это происходит, называется значением диода «лавина или стабилитрон». Стабилитроны специально созданы для использования лавинного эффекта в стабилизаторах «опорного напряжения». Стабилитрон может использоваться для генерации фиксированного напряжения путем пропускания через него ограниченного тока с помощью последовательного 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, выходное напряжение Vz и ток Iz 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, то 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, ток I в амперах и V — напряжение. Таким образом, максимальное рассеивание мощности, которое может быть допущено 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

и схема

Светодиодный индикатор

Светодиодный индикатор

используется в качестве индикатора включения. Значительное падение напряжения (около 2 вольт) происходит на светодиодах при прохождении прямого тока. Падение прямого напряжения различных светодиодов показано в таблице.

Рис. 6: Таблица, показывающая прямые падения напряжения различных светодиодов

Типичный светодиод может пропускать ток 30–40 мА без повреждения 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 протекающего через него избыточного тока. Номинал этого последовательного резистора должен быть тщательно выбран, чтобы предотвратить повреждение светодиода, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА. Токоограничивающий резистор можно выбрать по формуле

R = V / I

Где R — значение резистора в омах, V — 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 занимает 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 ограничительного резистора для различных версий светодиодов на разные напряжения.

Рис. 7: Таблица, показывающая готовый счетчик для выбора ограничивающего резистора для различных версий светодиодов при разных напряжениях.

Принципиальная схема

Схема, показанная ниже, представляет собой простой бестрансформаторный источник питания.Здесь используется конденсатор с номиналом 225 К (2,2 мкФ) 400 вольт X для падения 230 вольт переменного тока. Резистор R2 — это спускной резистор, который удаляет накопленный ток из конденсатора, когда цепь отключена. Без R2 есть шанс получить смертельный шок при прикосновении к цепи. Резистор R1 защищает цепь от пускового тока при включении. 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, если есть скачок напряжения или короткое замыкание в сети.

Осторожно: Конструкция 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 высокими напряжениями.

В недостаток конденсаторного блока питания входит

1. Отсутствует гальваническая развязка от сети. 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 для работы с мощными индуктивными нагрузками не рекомендуется.

3. Выходное напряжение и ток не будут стабильными при изменении входного переменного тока.

Осторожно

Следует проявлять особую осторожность при проверке источника питания с использованием понижающего резистора.Не прикасайтесь ни к каким точкам на печатной плате, так как некоторые точки находятся под напряжением сети. Даже после выключения цепи не прикасайтесь к точкам 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 достаточное расстояние. Сглаживающий конденсатор большой емкости взорвется, если он подключен с обратной полярностью. Капающий конденсатор неполяризован, поэтому его можно подключать любым способом.Блок питания необходимо изолировать от остальной части цепи с помощью изоляторов. Схема должна быть размещена в металлическом корпусе, не касаясь какой-либо части печатной платы в металлическом корпусе. Металлический корпус должен быть правильно заземлен.

Схемы соединений

Подано в: Electronic Projects

Программа калькулятора бестрансформаторного источника питания Стабилизатор MOSFET 220 В

Напряжение сети для уменьшения общего трансформатора из листового металла, используемого в электронных схемах и напряжении сети, мы уменьшаем перегрузку по току неинтересная схема Для работы в идеале обычно 220 вольт переменного напряжения на один конец последовательно подключенного конденсатора… Проекты электроники, Программа расчета бестрансформаторного источника питания Стабилизатор МОП-транзистора 220 В «Программные средства для электроники», Дата 2019/08/02

Напряжение сети для снижения общего трансформатора из листового металла используется электронные схемы и напряжение сети, мы снижаем превышение -токовая неинтересная схема для работы идеально подходит обычно 220 вольт переменного напряжения на одном конце последовательно подключенного конденсатора, подключенного к резистору диодного моста, стабилитрон с желаемым низким напряжением получается, но, как я уже сказал, мощность очень мала.

Расчетная программа также облегчает работу расчетной части расчетов — это схема для полевых МОП-транзисторов, возможно, более высокая мощность МОП-транзисторов, можно сказать, что регулятор.

MOSFET Бестрансформаторный источник питания

ВНИМАНИЕ! Цепь работает с высоким напряжением. Будьте осторожны при подключении конденсатора. Обратите внимание на полярность + -, обратную полярность, если вы подключаете высоковольтные большие взрывы. Могут ли MOSFET-транзисторы внешняя поверхность среднего «стока», с которым связаны ножки цепь во время работы руками Не прикасайтесь к цепи до запуска застрахованной линии электропередачи, наденьте защитные очки

Программа находится в C1, R1 вычисляет значения других материалов, фиксированные только полевые МОП-транзисторы Vaulting и указанное значение конденсатора выходного фильтра .

IRF830 MOSFET, используемый для. Конденсатор фильтра C2, выходное напряжение и тянущая мощность должны быть выбраны в соответствии с обычно 500…. Используется 1000 для 1000 мкФ. Я думаю, что этот конденсатор в дополнение к конденсатору 100 нФ должен быть подключен на выходе RH Сопротивление должно быть подключено, если цепь нагрузки из материала отсутствует.

Наконец; В программе «Ugs (th)» напряжение MOSFET, но я сделал ошибку или что-то еще, я предполагаю, что Vgs (th) будет напряжением из файла таблицы данных MOSFET, например IRF830 MOSFET Vgs (th) напряжение 4v кажется расчетным bunuda Рассмотрим

Скачать программу расчета бестрансформаторного источника питания

СПИСОК ССЫЛКИ ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ФАЙЛОВ (в формате TXT): LINKS-10281.

Расчёт блока питания с гасящим конденсатором + онлайн-калькулятор — radiohlam.ru

Расчет бестрансформаторного блока питания

Бестрансформаторный блок питания: схемы и расчет

Общее устройство и принцип действия

Основные рабочие схемы

Расчеты основных параметров

Бестрансформаторные блоки питания с гасящим конденсатором

Общее устройство и принцип действия

Основные рабочие схемы

Расчеты основных параметров

РЕГУЛИРОВКА Uвых БЕСТРАНСФОРМАТОРНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ

Бестрансформаторные сетевые источники питания с гасящим конденсатором

Бестрансформаторный блок питания | KAVMASTER

Бестрансформаторный источник питания

Как рассчитать ток конденсатора в бестрансформаторных источниках питания

Замечания по проектированию источника питания: Бестрансформаторный источник питания

Бестрансформаторный емкостный источник питания

Бестрансформаторный резистивный источник питания

Как повысить безопасность

Конструкция бестрансформаторного конденсаторного источника питания

Максимальный ток

Номинальные характеристики компонентов для источника питания 12 В, 40 мА

Конструкция бестрансформаторного источника питания — Lab Projects BD

*** Предупреждение:

О бестрансформаторных источниках питания:

Емкостный источник питания:

Преимущество этого конденсаторного источника питания:

Недостатки конденсаторного питания:

Резистивный источник питания:

Блок питания конденсаторный с безопасностью:

Вывод:

Бестрансформаторный источник питания

и схема

Схемы соединений

Программа калькулятора бестрансформаторного источника питания Стабилизатор MOSFET 220 В

MOSFET Бестрансформаторный источник питания

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики