Когато имаме работа с устройства, които работят от захранване с ниско напрежение, обикновено имаме няколко възможности за това как да ги захранваме. В допълнение към простите, но скъпи и обемисти трансформатори, можете да използвате безтрансформаторно захранване.

Например, можете да получите 5 волта от 220 волта, като използвате охлаждащ резистор или като използвате реактивното съпротивление на кондензатор. Това решение обаче е подходящо само за устройства, които имат много ниска консумация на ток. Ако имаме нужда от повече ток, например, за захранване на LED верига, тогава ще срещнем ограничение на производителността тук.

Ако някое устройство консумира висок токи е фундаментално необходимо да се захранва от мрежа от 220 волта, тоест една оригинално решение. Състои се в използването само на част от синусоидата за мощност по време на нейното нарастване и спадане, т.е. в момента, когато мрежовото напрежение е равно или по-малко от необходимата стойност.

Описание на работата на безтрансформаторно захранване

Характеристика на схемата е да управлява момента на отваряне на MOSFET транзистора - VT2 (IRF830). Ако текущата стойност на входното мрежово напрежение е по-ниска от стабилизиращото напрежение на ценеровия диод VD5 минус спада на напрежението през резистора R3, тогава транзисторът VT1 ще бъде затворен. Поради това положително напрежение преминава през резистора R4 към транзистора VT2, в резултат на което е в отворено състояние.

През транзистора VT2 протича ток и текущата стойност на мрежовото напрежение се зарежда от кондензатора C2. Разбира се, напрежението в мрежата пада до нула, така че е необходимо да включите VD7 диод във веригата, който предотвратява разреждането на кондензатора обратно в захранващата верига.

Когато входното напрежение на мрежата надвиши прага, токът, преминаващ през ценеровия диод VD5, води до отваряне на транзистора VT1. Транзисторът шунтира портата на транзистора VT2 със своя колектор, в резултат на което VT2 се затваря. Така кондензаторът C2 се зарежда само с необходимото напрежение.

Мощният транзистор VT2 се отваря само при ниско напрежение, така че общата му мощност на разсейване във веригата е много малка. Разбира се, стабилността на захранването зависи от управляващото напрежение на ценеровия диод, следователно, например, ако искаме да захранваме верига с микроконтролер, тогава изходът трябва да бъде допълнен с малък.

Резистор R1 защитава веригата и намалява пика на напрежението при първото включване. Ценеров диод VD6 ограничава максималното напрежение на управляващия електрод на транзистора VT2 в района на 15 волта. Естествено, при превключване на транзистора VT2 възникват електромагнитни смущения. За да се избегне предаването на смущения към мрежата, във входната верига се използва обикновен LC филтър, състоящ се от компоненти L1 и C1.

Много радиолюбители не разглеждат захранвания без трансформатори. Но въпреки това те се използват доста активно. По-специално в устройствата за сигурност, в схемите за радиоуправление на полилеи, товари и в много други устройства. В този видео урок ще разгледаме прост дизайн на такъв токоизправител за 5 волта, 40-50 mA. Въпреки това, можете да промените веригата и да получите почти всяко напрежение.

Безтрансформаторните източници се използват и като зарядни устройства и се използват в захранването. LED лампии китайски фенери.

За радиолюбителите в този китайски магазин има всичко.

Анализ на схемата.

Обмисли проста веригабез трансформатор. Напрежението от 220-волтовата мрежа през ограничителен резистор, който едновременно действа като предпазител, отива към охлаждащия кондензатор. Мрежовото напрежение също е на изхода, но токът е в пъти по-нисък.

Безтрансформаторна токоизправителна схема

Освен това на пълновълнов диоден токоизправител, на изхода му получаваме постоянен ток, който се стабилизира с помощта на стабилизатор VD5 и се изглажда от кондензатор. В нашия случай кондензаторът е 25 V, 100 uF, електролитен. Друг малък кондензатор е инсталиран паралелно на захранването.

След това отива към линеен стабилизатор на напрежението. В този случай е използван линеен регулатор 7808. Има малка печатна грешка във веригата, изходното напрежение всъщност е приблизително 8 V. За какво е линейният регулатор, ценеров диод, във веригата? В повечето случаи линейните стабилизатори на напрежение нямат право да подават на входа напрежение, по-високо от 30 V. Следователно е необходим ценеров диод във веригата. Номиналният изходен ток се определя в по-голяма степен от капацитета на охлаждащия кондензатор. В това изпълнение той има капацитет от 0,33 μF, с номинално напрежение 400 V. Успоредно на кондензатора е монтиран разряден резистор със съпротивление 1 MΩ. Стойността на всички резистори може да бъде 0,25 или 0,5 вата. Този резистор е така, че след като веригата е изключена от мрежата, кондензаторът не задържа остатъчно напрежение, т.е. той се разрежда.

Диодният мост може да бъде сглобен от четири токоизправителя 1 A. Обратното напрежение на диодите трябва да бъде най-малко 400 V. Могат да се използват и готови диодни възли от типа KTs405. В справочника трябва да разгледате допустимото обратно напрежение диоден мост. За предпочитане ценеровият диод е 1 ват. Стабилизиращото напрежение на този ценеров диод трябва да бъде от 6 до 30 V, не повече. Токът на изхода на веригата зависи от рейтинга този кондензатор. При капацитет от 1 uF токът ще бъде около 70 mA. Не трябва да увеличавате капацитета на кондензатора с повече от 0,5 uF, тъй като доста голям ток, разбира се, ще изгори ценеровия диод. Тази схема е добра, защото е малка, може да се сглоби от импровизирани средства. Но недостатъкът е, че няма галванична изолация от мрежата. Ако ще го използвате, тогава не забравяйте да го използвате в затворен калъф, за да не докосвате високоволтовите части на веригата. И, разбира се, не трябва да възлагате големи надежди на тази верига, тъй като изходният ток на веригата е малък. Това е достатъчно за захранване на устройства с ниска мощност с ток до 50 mA. По-специално, доставката на светодиоди и изграждането на LED лампи и нощни лампи. Първото стартиране трябва да се извърши с последователно свързана крушка.

В това изпълнение има резистор от 300 ома, който в този случай ще се провали. Вече нямаме този резистор на платката, затова добавихме електрическа крушка, която ще свети малко, докато нашата верига работи. За да проверим изходното напрежение, ще използваме най-обикновен мултицет, постоянен 20 V. Свързваме веригата към мрежа от 220 V. Тъй като имаме защитна светлина, тя ще спаси ситуацията, ако има проблеми в веригата. Бъдете изключително внимателни, когато работите с високо напрежение, тъй като към веригата все още се подава 220 V.

Заключение.

Изходът е 4,94, т.е. почти 5 V. При ток не повече от 40-50 mA. Чудесен вариант за светодиоди с ниска мощност. Можете да захранвате LED линии от тази верига, само в същото време да замените стабилизатора с 12-волтов, например 7812. По принцип можете да получите всяко напрежение в рамките на разумното на изхода. Това е всичко. Не забравяйте да се абонирате за канала и да оставите отзивите си за бъдещи видеоклипове.

внимание! Когато захранването е сглобено, важно е да поставите модула в пластмасова кутия или внимателно да изолирате всички контакти и проводници, за да предотвратите случаен контакт с тях, тъй като веригата е свързана към мрежа от 220 волта и това увеличава вероятността от токов удар ! Внимавайте и ТБ!

Устройствата, базирани на микроконтролери, изискват постоянно стабилизирано напрежение от 3,3 - 5 волта за тяхната работа. По правило такова напрежение се получава от променливо мрежово напрежение с помощта на трансформаторно захранване, а в най-простия случай това е следната верига.

Понижаващ трансформатор, диоден мост, изглаждащ кондензатор и линеен / превключващ регулатор. Освен това, такъв източник може да съдържа предпазител, филтърни вериги, верига за плавен старт, верига за защита от претоварване и др.
Това захранване (с подходящ избор на компоненти) ви позволява да получавате високи токове и е галванично изолирано от мрежата променлив ток, което е важно за безопасната работа на уреда. Въпреки това, такъв източник може да бъде голям поради трансформатора и филтърните кондензатори.
В някои устройства на микроконтролери не се изисква галванична изолация от мрежата. Например, ако устройството е запечатана единица, с която крайният потребител няма никакъв контакт. В този случай, ако веригата консумира относително нисък ток (десетки милиампери), тя може да се захранва от 220 V мрежа с помощта на безтрансформаторно захранване.
В тази статия ще разгледаме принципа на работа на такъв източник на енергия, последователността на неговото изчисляване и практически пример за използване.

Принципът на работа на безтрансформаторно захранване

Резистор R1 разрежда кондензатор C1, когато веригата е изключена от мрежата. Това е необходимо, за да не ви удари захранването, когато докоснете входните контакти.
Когато източникът на захранване е свързан към мрежата, разреденият кондензатор C1 е, грубо казано, проводник и през ценеровия диод VD1 за кратко време протича огромен ток, който може да го деактивира. Резистор R2 ограничава пусковия ток в момента на включване на устройството.

"Скок на ток" в началния момент на включване на веригата. Мрежовото напрежение е изчертано в синьо, токът, консумиран от източника на захранване, е изчертан в червено. За по-голяма яснота текущата графика е увеличена няколко пъти.

Ако свържете веригата към мрежата в момента, в който напрежението преминава през нула, няма да има пусков ток. Но каква е вероятността да успеете?
Всеки кондензатор се съпротивлява на потока от променлив ток. (От постоянен токкондензаторът представлява отворена верига.) Стойността на това съпротивление зависи от честотата на входното напрежение и капацитета на кондензатора и може да се изчисли от формулата. Кондензаторът C1 действа като баластно съпротивление, върху което ще падне по-голямата част от входното напрежение на мрежата.

Може да имате разумен въпрос: защо не можете да поставите обикновен резистор вместо C1? Възможно е, но върху него ще се разсейва мощност, в резултат на което ще се нагрява. При кондензатор това не се случва - активната мощност, отделена върху него за един период на мрежовото напрежение, е нула. В изчисленията ще се докоснем до тази точка.

Така кондензаторът C1 ще намали част от входното напрежение. (Спадането на напрежението през резистора R2 може да бъде пренебрегнато, тъй като има малко съпротивление.) Останалото напрежение ще бъде приложено към ценеровия диод VD1.
В положителния полупериод входното напрежение ще бъде ограничено от ценеровия диод на нивото на неговото номинално стабилизиращо напрежение. В отрицателния полупериод входното напрежение ще бъде приложено към ценеровия диод в права посока и ценеровият диод ще има напрежение приблизително минус 0,7 волта.

Естествено, такова пулсиращо напрежение не е подходящо за захранване на микроконтролера, така че след ценеровия диод има верига от полупроводников диод VD2 и електролитен кондензатор C2. Когато напрежението на ценеровия диод е положително, токът протича през диода VD2. В този момент кондензаторът C2 се зарежда и товарът се захранва. Когато напрежението на ценеровия диод спадне, диодът VD2 се изключва и кондензаторът C2 освобождава съхранената енергия към товара.
Напрежението на кондензатор C2 ще осцилира (пулсира). В положителния полупериод на мрежовото напрежение то ще се повиши до стойността Ust минус напрежението на VD2, в отрицателния полупериод ще падне поради разреждане на товара. Амплитудата на колебанията на напрежението на C2 ще зависи от неговия капацитет и тока, консумиран от товара. Колкото по-голям е капацитетът на кондензатора C2 и колкото по-малък е токът на натоварване, толкова по-малки ще бъдат тези вълни.
Ако товарният ток и пулсациите са малки, тогава след кондензатора C2 вече е възможно да се постави товар, но за устройства на микроконтролери все още е по-добре да се използва верига със стабилизатор. Ако изчислим правилно рейтингите на всички компоненти, тогава на изхода на стабилизатора получаваме постоянно налягане.
Веригата може да бъде подобрена чрез добавяне на диоден мост към нея. Тогава захранването ще използва и двата полупериода на входното напрежение - и положителния, и отрицателния. Това ще позволи с по-малък капацитет на кондензатора C2 да се получат по-добри параметри на пулсации. Диодът между ценеровия диод и кондензатора може да бъде изключен от тази верига.