Kun kyseessä ovat laitteet, jotka toimivat matalajännitteisellä virtalähteellä, meillä on yleensä useita vaihtoehtoja niiden virransyöttöön. Yksinkertaisten, mutta kalliiden ja tilaa vievien muuntajien lisäksi voit käyttää muuntajaton virtalähde.

Voit esimerkiksi saada 5 volttia 220 voltista käyttämällä sammutusvastusta tai käyttämällä kondensaattorin reaktanssia. Tämä ratkaisu soveltuu kuitenkin vain laitteisiin, joiden virrankulutus on erittäin pieni. Jos tarvitsemme lisää virtaa esimerkiksi LED-piirin syöttämiseen, kohtaamme tässä suorituskykyrajan.

Jos jokin laite kuluttaa korkea virta ja se on pohjimmiltaan välttämätöntä syöttää se 220 voltin verkosta, eli yhdestä alkuperäinen ratkaisu. Se koostuu vain osan sinusoidista käyttämisestä tehona sen nousun ja laskun aikana, ts. sillä hetkellä, kun verkkojännite on yhtä suuri tai pienempi kuin vaadittu arvo.

Kuvaus muuntajattoman virtalähteen toiminnasta

Piirin ominaisuus on ohjata MOSFET-transistorin - VT2 (IRF830) avautumismomenttia. Jos tuloverkkojännitteen nykyinen arvo on pienempi kuin Zener-diodin VD5 stabilointijännite vähennettynä vastuksen R3 ylittävällä jännitehäviöllä, transistori VT1 sulkeutuu. Tästä johtuen positiivinen jännite menee vastuksen R4 kautta transistoriin VT2, minkä seurauksena se on avoimessa tilassa.

Transistorin VT2 läpi kulkee virta ja verkkojännitteen virta-arvo ladataan kondensaattorilla C2. Tietenkin verkon jännite putoaa nollaan, joten piiriin on sisällytettävä VD7-diodi, joka estää kondensaattoria purkamasta takaisin virtapiiriin.

Kun verkon syöttöjännite ylittää kynnyksen, zener-diodin VD5 läpi kulkeva virta johtaa transistorin VT1 avautumiseen. Transistori shunttaa transistorin VT2 hilan kollektorillaan, minkä seurauksena VT2 sulkeutuu. Siten kondensaattori C2 ladataan vain vaaditulla jännitteellä.

Tehokas transistori VT2 avautuu vain matalalla jännitteellä, joten sen kokonaistehohäviö piirissä on hyvin pieni. Tietenkin virtalähteen vakaus riippuu zener-diodin ohjausjännitteestä, joten esimerkiksi jos haluamme syöttää virtapiiriin mikro-ohjaimella, lähtöä on täydennettävä pienellä.

Vastus R1 suojaa piiriä ja vähentää jännitepiikkiä, kun se käynnistetään ensimmäisen kerran. Zener-diodi VD6 rajoittaa maksimijännitettä transistorin VT2 ohjauselektrodilla 15 voltin alueelle. Luonnollisesti transistoria VT2 vaihdettaessa esiintyy sähkömagneettisia häiriöitä. Häiriöiden siirtymisen välttämiseksi verkkoon tulopiirissä käytetään yksinkertaista LC-suodatinta, joka koostuu L1- ja C1-komponenteista.

Monet radioamatöörit eivät pidä virtalähteitä ilman muuntajia. Mutta tästä huolimatta niitä käytetään melko aktiivisesti. Erityisesti turvalaitteissa, kattokruunujen, kuormien radio-ohjauspiireissä ja monissa muissa laitteissa. Tässä video-opetusohjelmassa tarkastelemme tällaisen tasasuuntaajan yksinkertaista suunnittelua 5 voltille, 40-50 mA. Voit kuitenkin vaihtaa piiriä ja saada melkein minkä tahansa jännitteen.

Muuntajattomia lähteitä käytetään myös latureina ja niitä käytetään virtalähteenä. LED-lamput ja kiinalaiset lyhdyt.

Radioamatööreille tässä kiinalaisessa kaupassa on kaikki.

Kaavioanalyysi.

Harkitse yksinkertainen piiri muuntajaton. 220 voltin verkosta tuleva jännite rajoitusvastuksen kautta, joka toimii samanaikaisesti sulakkeena, menee sammutuskondensaattoriin. Verkkojännite on myös lähdössä, mutta virta on monta kertaa pienempi.

Muuntajaton tasasuuntaajapiiri

Lisäksi täysaaltodioditasasuuntaajalla sen lähdössä saamme tasavirran, joka stabiloidaan VD5-stabilisaattorin avulla ja tasoitetaan kondensaattorilla. Meidän tapauksessamme kondensaattori on 25 V, 100 uF, elektrolyyttinen. Toinen pieni kondensaattori on asennettu rinnan virtalähteen kanssa.

Sitten se menee lineaariseen jännitteen stabilointiin. Tässä tapauksessa käytettiin lineaarisäädintä 7808. Piirissä on pieni kirjoitusvirhe, lähtöjännite on itse asiassa noin 8 V. Mitä varten piirissä on lineaarisäädin, zener-diodi? Useimmissa tapauksissa lineaariset jännitesäätimet eivät saa syöttää tuloon yli 30 V jännitteitä, joten piiriin tarvitaan zener-diodi. Lähtövirran nimellisarvo määräytyy suuremmassa määrin sammutuskondensaattorin kapasitanssin mukaan. Tässä suoritusmuodossa sen kapasiteetti on 0,33 μF ja nimellisjännite 400 V. Kondensaattorin rinnalle asennetaan purkausvastus, jonka resistanssi on 1 MΩ. Kaikkien vastusten arvo voi olla 0,25 tai 0,5 wattia. Tämä vastus on niin, että sen jälkeen, kun piiri on sammutettu verkosta, kondensaattori ei pidä jäännösjännitettä, eli se purkautuu.

Diodisilta voidaan koota neljästä tasasuuntaajasta 1 A. Diodien käänteisjännitteen tulee olla vähintään 400 V. Myös valmiita KTs405-tyyppisiä diodikokoonpanoja voidaan käyttää. Viitekirjassa sinun on tarkasteltava sallittua paluujännitettä diodi silta. Zener-diodi on edullisesti 1 watti. Tämän zener-diodin stabilointijännitteen tulisi olla 6 - 30 V, ei enempää. Virta piirin lähdössä riippuu nimellisarvosta tämä kondensaattori. 1 uF:n kapasitanssilla virta on noin 70 mA. Sinun ei pitäisi lisätä kondensaattorin kapasitanssia yli 0,5 uF, koska melko suuri virta tietysti polttaa zener-diodin. Tämä järjestelmä on hyvä, koska se on pienikokoinen, voidaan koota improvisoiduista välineistä. Mutta haittana on, että sillä ei ole galvaanista eristystä verkosta. Jos aiot käyttää sitä, muista käyttää sitä suljetussa kotelossa, jotta et kosketa piirin korkeajännitteisiä osia. Ja tietenkään sinun ei pidä asettaa suuria toiveita tälle piirille, koska piirin lähtövirta on pieni. Eli riittää syöttämään pienitehoisia laitteita, joiden virta on jopa 50 mA. Erityisesti LED-toimitukset sekä LED-lamppujen ja yövalojen rakentaminen. Ensimmäinen käynnistys on tehtävä sarjaan kytketyllä hehkulampulla.

Tässä suoritusmuodossa on 300 ohmin vastus, joka siinä tapauksessa epäonnistuu. Meillä ei ole enää tätä vastusta levyllä, joten lisäsimme hehkulampun, joka syttyy vähän, kun piirimme on käynnissä. Lähtöjännitteen tarkistamiseen käytämme tavallisinta yleismittaria, vakio 20 V mittaria. Kytkemme piirin 220 V verkkoon. Koska meillä on suojavalo, se pelastaa tilanteen, jos siinä on ongelmia. piiri. Noudata äärimmäistä varovaisuutta työskennellessäsi korkea jännite, koska piiriin syötetään edelleen 220 V.

Johtopäätös.

Lähtö on 4,94 eli lähes 5 V. Virralla enintään 40-50 mA. Erinomainen vaihtoehto pienitehoisille ledeille. Tästä piiristä voi laittaa virtaa LED-linjoihin, vain samalla vaihda stabilisaattori 12 voltilla, esim. 7812. Lähtöön saa periaatteessa minkä tahansa jännitteen järkevän rajoissa. Siinä kaikki. Muista tilata kanava ja jättää palautetta tulevia videoita varten.

Huomio! Kun virtalähde on koottu, on tärkeää sijoittaa kokoonpano muovikoteloon tai eristää huolellisesti kaikki koskettimet ja johdot, jotta ne eivät kosketa niitä vahingossa, koska piiri on kytketty 220 voltin verkkoon ja tämä lisää sähköiskun todennäköisyyttä. ! Ole varovainen ja TB!

Mikrokontrollereihin perustuvat laitteet vaativat toimintaansa vakiovakautusjännitteen 3,3 - 5 volttia. Pääsääntöisesti tällainen jännite saadaan vaihtoverkkojännitteestä muuntajan virtalähteen avulla, ja yksinkertaisimmassa tapauksessa se on seuraava piiri.

Asennusmuuntaja, diodisilta, tasoituskondensaattori ja lineaarinen / kytkentäsäädin. Lisäksi tällainen lähde voi sisältää sulakkeen, suodatinpiirit, pehmeäkäynnistyspiirin, ylikuormitussuojapiirin jne.
Tämä virtalähde (asianmukaisella komponenttivalinnalla) mahdollistaa suurten virtojen vastaanottamisen ja se on galvaanisesti eristetty verkkovirrasta vaihtovirta, mikä on tärkeää laitteen turvallisen toiminnan kannalta. Tällainen lähde voi kuitenkin olla suuri muuntajan ja suodatinkondensaattorien vuoksi.
Joissakin mikro-ohjainlaitteissa galvaanista eristystä verkosta ei vaadita. Esimerkiksi jos laite on suljettu yksikkö, johon loppukäyttäjällä ei ole yhteyttä. Tässä tapauksessa, jos piiri kuluttaa suhteellisen vähän virtaa (kymmeniä milliampeeria), se voidaan syöttää 220 V verkosta muuntajattomalla virtalähteellä.
Tässä artikkelissa tarkastelemme tällaisen virtalähteen toimintaperiaatetta, sen laskentajärjestystä ja käytännön esimerkkiä käytöstä.

Muuntajattoman virtalähteen toimintaperiaate

Vastus R1 purkaa kondensaattorin C1, kun piiri on irrotettu verkkovirrasta. Tämä on välttämätöntä, jotta virtalähde ei saa shokkia, kun kosketat tuloliittimiä.
Kun virtalähde on kytketty verkkoon, purkautunut kondensaattori C1 on karkeasti sanottuna johdin ja zener-diodin VD1 läpi kulkee lyhyen aikaa valtava virta, joka voi estää sen. Vastus R2 rajoittaa käynnistysvirtaa, kun laite käynnistetään.

"Virtapiikki" piirin päällekytkemisen alkuhetkellä. Verkkojännite on piirretty sinisellä, virtalähteen kuluttama virta punaisella. Selvyyden vuoksi nykyistä kuvaajaa suurennetaan useita kertoja.

Jos kytket piirin verkkoon sillä hetkellä, kun jännite kulkee nollan läpi, käynnistysvirtaa ei tule. Mutta mikä on todennäköisyys, että onnistut?
Mikä tahansa kondensaattori vastustaa vaihtovirran virtausta. (Kirjoittaja tasavirta kondensaattori on avoin piiri.) Tämän vastuksen arvo riippuu tulojännitteen taajuudesta ja kondensaattorin kapasitanssista ja voidaan laskea kaavasta. Kondensaattori C1 toimii liitäntälaitteena, johon suurin osa verkon tulojännitteestä putoaa.

Sinulla voi olla järkevä kysymys: miksi et voi laittaa tavallista vastusta C1:n sijasta? Se on mahdollista, mutta siihen hajoaa teho, minkä seurauksena se lämpenee. Tätä ei tapahdu kondensaattorin kanssa - siihen vapautuva aktiivinen teho verkkojännitteen yhden jakson aikana on nolla. Laskelmissa kosketamme tätä kohtaa.

Joten kondensaattori C1 pudottaa osan tulojännitteestä. (Jännitehäviö vastuksen R2 yli voidaan jättää huomiotta, koska sen vastus on pieni.) Jäljelle jäävä jännite syötetään zener-diodille VD1.
Positiivisessa puolijaksossa tulojännitettä rajoittaa zener-diodi nimellisen stabilointijännitteensä tasolla. Negatiivisella puolijaksolla syöttöjännite syötetään Zener-diodille eteenpäin ja zener-diodin jännite on noin miinus 0,7 volttia.

Luonnollisesti tällainen sykkivä jännite ei sovellu mikro-ohjaimen virransyöttöön, joten zener-diodin jälkeen on ketju puolijohdediodi VD2 ja elektrolyyttikondensaattori C2. Kun zener-diodin jännite on positiivinen, virta kulkee diodin VD2 läpi. Tällä hetkellä kondensaattori C2 latautuu ja kuorma saa virtaa. Kun jännite zener-diodin yli laskee, diodi VD2 sammuu ja kondensaattori C2 vapauttaa varastoidun energian kuormaan.
Kondensaattorin C2 yli oleva jännite värähtelee (sykkii). Verkkojännitteen positiivisella puolijaksolla se nousee arvoon Ust miinus VD2:n jännite, negatiivisella puolijaksolla se laskee kuorman purkautumisen vuoksi. C2:n jännitteen vaihteluiden amplitudi riippuu sen kapasitanssista ja kuorman kuluttamasta virrasta. Mitä suurempi on kondensaattorin C2 kapasitanssi ja mitä pienempi kuormitusvirta, sitä pienempiä nämä aaltoilut ovat.
Jos kuormitusvirta ja aaltoilu ovat pieniä, kondensaattorin C2 jälkeen on jo mahdollista kuormittaa, mutta mikrokontrollereilla oleville laitteille on silti parempi käyttää piiriä, jossa on stabilisaattori. Jos laskemme oikein kaikkien komponenttien arvot, saamme stabilisaattorin lähdössä jatkuva paine.
Piiriä voidaan parantaa lisäämällä siihen diodisilta. Sitten virtalähde käyttää tulojännitteen molempia puolijaksoja - sekä positiivisia että negatiivisia. Tämä mahdollistaa parempien aaltoiluparametrien saavuttamisen kondensaattorin C2 pienemmällä kapasitanssilla. Zener-diodin ja kondensaattorin välinen diodi voidaan jättää tämän piirin ulkopuolelle.