Când avem de-a face cu dispozitive care funcționează de la o sursă de alimentare de joasă tensiune, avem de obicei mai multe opțiuni pentru cum să le alimentem. Pe lângă transformatoarele simple, dar scumpe și voluminoase, puteți folosi sursa de alimentare fara transformator.

De exemplu, puteți obține 5 volți de la 220 de volți folosind un rezistor de stingere sau folosind reactanța unui condensator. Cu toate acestea, această soluție este potrivită doar pentru dispozitivele care au un consum de curent foarte scăzut. Dacă avem nevoie de mai mult curent, de exemplu, pentru a alimenta un circuit LED, atunci vom întâlni o limită de performanță aici.

Dacă orice dispozitiv consumă curent mareși este fundamental necesar să-l alimentezi dintr-o rețea de 220 de volți, adică una solutie originala. Constă în folosirea doar unei părți din sinusoid pentru putere în timpul creșterii și căderii sale, adică. în momentul în care tensiunea de reţea este egală sau mai mică decât valoarea cerută.

Descrierea funcționării unei surse de alimentare fără transformator

O caracteristică a circuitului este controlul momentului de deschidere al tranzistorului MOSFET - VT2 (IRF830). Dacă valoarea curentă a tensiunii de intrare a rețelei este mai mică decât tensiunea de stabilizare a diodei Zener VD5 minus căderea de tensiune pe rezistorul R3, atunci tranzistorul VT1 va fi închis. Datorită acestui fapt, o tensiune pozitivă trece prin rezistorul R4 către tranzistorul VT2, drept urmare este în stare deschisă.

Un curent trece prin tranzistorul VT2, iar valoarea curentului a tensiunii de rețea este încărcată de condensatorul C2. Desigur, tensiunea din rețea scade la zero, așa că este necesar să includeți o diodă VD7 în circuit, care împiedică condensatorul să se descarce înapoi în circuitul de alimentare.

Când tensiunea de intrare a rețelei depășește pragul, curentul care trece prin dioda zener VD5 duce la deschiderea tranzistorului VT1. Tranzistorul oprește poarta tranzistorului VT2 cu colectorul său, ca urmare, VT2 se închide. Astfel, condensatorul C2 este încărcat doar cu tensiunea necesară.

Puternicul tranzistor VT2 se deschide numai la tensiune joasă, astfel încât puterea sa totală disipată în circuit este foarte mică. Desigur, stabilitatea sursei de alimentare depinde de tensiunea de control a diodei zener, prin urmare, de exemplu, dacă dorim să alimentam un circuit cu un microcontroler, atunci ieșirea trebuie completată cu unul mic.

Rezistorul R1 protejează circuitul și reduce vârful de tensiune la prima pornire. Dioda Zener VD6 limitează tensiunea maximă la electrodul de control al tranzistorului VT2 în regiunea de 15 volți. Desigur, la comutarea tranzistorului VT2, apar interferențe electromagnetice. Pentru a evita transmiterea interferențelor la rețea, în circuitul de intrare este utilizat un filtru LC simplu, format din componente L1 și C1.

Mulți radioamatori nu iau în considerare sursele de alimentare fără transformatoare. Dar, în ciuda acestui fapt, ele sunt folosite destul de activ. În special, în dispozitivele de securitate, în circuitele de control radio pentru candelabre, încărcături și în multe alte dispozitive. În acest tutorial video, vom lua în considerare un design simplu al unui astfel de redresor pentru 5 volți, 40-50 mA. Cu toate acestea, puteți schimba circuitul și obțineți aproape orice tensiune.

Sursele fără transformator sunt, de asemenea, folosite ca încărcătoare și sunt folosite în alimentarea cu energie. Lămpi cu LED-uriși felinare chinezești.

Pentru radioamatorii, acest magazin chinezesc are de toate.

Analiza schemei.

Considera un circuit simplu fără transformator. Tensiunea din rețeaua de 220 de volți printr-un rezistor de limitare, care acționează simultan ca o siguranță, merge la condensatorul de stingere. Tensiunea rețelei este și ea la ieșire, dar curentul este de multe ori mai mic.

Circuit redresor fără transformator

Mai departe, pe un redresor cu diodă cu undă completă, la ieșirea acestuia obținem un curent continuu, care este stabilizat cu ajutorul stabilizatorului VD5 și netezit de un condensator. În cazul nostru, condensatorul este de 25 V, 100 uF, electrolitic. Un alt condensator mic este instalat în paralel cu sursa de alimentare.

Apoi trece la un stabilizator liniar de tensiune. În acest caz, a fost folosit un regulator liniar 7808. Există o mică greșeală de tipar în circuit, tensiunea de ieșire este de fapt de aproximativ 8 V. Pentru ce este regulatorul liniar, o diodă zener, în circuit? În majoritatea cazurilor, stabilizatorilor liniari de tensiune nu li se permite să furnizeze la intrare tensiuni mai mari de 30 V. Prin urmare, este necesară o diodă zener în circuit. Valoarea curentului de ieșire este determinată într-o măsură mai mare de capacitatea condensatorului de stingere. În acest exemplu de realizare, are o capacitate de 0,33 μF, cu o tensiune nominală de 400 V. O rezistență de descărcare cu o rezistență de 1 MΩ este instalată în paralel cu condensatorul. Valoarea tuturor rezistențelor poate fi de 0,25 sau 0,5 wați. Acest rezistor este astfel încât, după ce circuitul este oprit din rețea, condensatorul să nu țină tensiune reziduală, adică să fie descărcat.

Puntea de diode poate fi asamblată din patru redresoare de 1 A. Tensiunea inversă a diodelor trebuie să fie de cel puțin 400 V. Se pot utiliza și ansambluri de diode gata de fabricație de tip KTs405. În cartea de referință, trebuie să vă uitați la tensiunea inversă admisibilă punte de diode. Dioda Zener este de preferință de 1 watt. Tensiunea de stabilizare a acestei diode zener ar trebui să fie de la 6 la 30 V, nu mai mult. Curentul la ieșirea circuitului depinde de puterea nominală acest condensator. Cu o capacitate de 1 uF, curentul va fi în regiunea de 70 mA. Nu ar trebui să creșteți capacitatea condensatorului cu mai mult de 0,5 uF, deoarece un curent destul de mare, desigur, va arde dioda zener. Această schemă este bună pentru că este de dimensiuni mici, poate fi asamblată din mijloace improvizate. Insa dezavantajul este ca nu are izolare galvanica de retea. Dacă intenționați să-l utilizați, asigurați-vă că îl utilizați într-o carcasă închisă pentru a nu atinge părțile de înaltă tensiune ale circuitului. Și, desigur, nu ar trebui să puneți speranțe mari pe acest circuit, deoarece curentul de ieșire al circuitului este mic. Adică, suficient pentru a alimenta dispozitivele cu putere redusă cu un curent de până la 50 mA. În special, furnizarea de LED-uri și construcția de lămpi LED și lumini de noapte. Prima pornire trebuie făcută cu un bec conectat în serie.

În această variantă de realizare, există un rezistor de 300 ohmi, care, caz în care, va eșua. Nu mai avem acest rezistor pe placă, așa că am adăugat un bec care se va aprinde puțin cât timp circuitul nostru funcționează. Pentru a verifica tensiunea de ieșire vom folosi cel mai obișnuit multimetru, un contor constant de 20 V. Conectăm circuitul la o rețea de 220 V. Deoarece avem o lumină de protecție, aceasta va salva situația dacă există probleme în circuitul. Fiți extrem de precauți atunci când lucrați cu tensiune înaltă, deoarece circuitul este încă alimentat cu 220 V.

Concluzie.

Ieșirea este de 4,94, adică aproape 5 V. La un curent de cel mult 40-50 mA. Opțiune excelentă pentru LED-uri de putere redusă. Puteți alimenta linii LED din acest circuit, doar în același timp înlocuiți stabilizatorul cu unul de 12 volți, de exemplu, 7812. În principiu, puteți obține orice tensiune în limitele rezonabile la ieșire. Asta e tot. Nu uitați să vă abonați la canal și să lăsați feedback pentru videoclipurile viitoare.

Atenţie! Când sursa de alimentare este asamblată, este important să plasați ansamblul într-o carcasă de plastic sau să izolați cu atenție toate contactele și firele pentru a preveni contactul accidental cu acestea, deoarece circuitul este conectat la o rețea de 220 de volți și acest lucru crește probabilitatea de șoc electric. ! Atenție și TB!

Dispozitivele bazate pe microcontrolere necesită o tensiune stabilă constantă de 3,3 - 5 Volți pentru funcționarea lor. De regulă, o astfel de tensiune se obține dintr-o tensiune alternativă de rețea folosind o sursă de alimentare cu transformator, iar în cel mai simplu caz este următorul circuit.

Transformator coborâtor, punte de diode, condensator de netezire și regulator liniar / comutator. În plus, o astfel de sursă poate conține o siguranță, circuite de filtrare, un circuit de pornire ușoară, un circuit de protecție la suprasarcină etc.
Această sursă de alimentare (cu o alegere adecvată a componentelor) vă permite să primiți curenți mari și este izolată galvanic de rețea curent alternativ, care este important pentru funcționarea în siguranță a dispozitivului. Cu toate acestea, o astfel de sursă poate fi mare din cauza transformatorului și a condensatorilor de filtru.
În unele dispozitive pe microcontrolere, nu este necesară izolarea galvanică de la rețea. De exemplu, dacă dispozitivul este o unitate etanșă cu care utilizatorul final nu are niciun contact. În acest caz, dacă circuitul consumă un curent relativ scăzut (zeci de miliamperi), acesta poate fi alimentat de la o rețea de 220 V folosind o sursă de alimentare fără transformator.
În acest articol, vom lua în considerare principiul de funcționare a unei astfel de surse de energie, succesiunea calculului acesteia și un exemplu practic de utilizare.

Principiul de funcționare a unei surse de alimentare fără transformator

Rezistorul R1 descarcă condensatorul C1 atunci când circuitul este deconectat de la rețea. Acest lucru este necesar pentru ca sursa de alimentare să nu vă șocheze atunci când atingeți contactele de intrare.
Când sursa de alimentare este conectată la rețea, condensatorul C1 descărcat este, în linii mari, un conductor, iar un curent uriaș trece pentru scurt timp prin dioda zener VD1, care o poate dezactiva. Rezistorul R2 limitează curentul de pornire în momentul în care dispozitivul este pornit.

„Surplus de curent” în momentul inițial al pornirii circuitului. Tensiunea de la rețea este trasă în albastru, curentul consumat de sursa de alimentare este trasat în roșu. Pentru claritate, graficul curent este mărit de mai multe ori.

Dacă conectați circuitul la rețea în momentul în care tensiunea trece prin zero, nu va exista curent de pornire. Dar care este probabilitatea ca tu să reușești?
Orice condensator rezistă curentului alternativ. (De curent continuu condensatorul reprezintă un circuit deschis.) Valoarea acestei rezistențe depinde de frecvența tensiunii de intrare și de capacitatea condensatorului și poate fi calculată din formula. Condensatorul C1 acționează ca o rezistență de balast, pe care va cădea cea mai mare parte a tensiunii de intrare a rețelei.

Este posibil să aveți o întrebare rezonabilă: de ce nu puteți pune un rezistor obișnuit în loc de C1? Este posibil, dar puterea va fi disipată pe el, drept urmare se va încălzi. Acest lucru nu se întâmplă cu un condensator - puterea activă eliberată pe acesta într-o perioadă de tensiune de rețea este zero. În calcule, vom atinge acest punct.

Deci, condensatorul C1 va scădea o parte din tensiunea de intrare. (Căderea de tensiune pe rezistorul R2 poate fi ignorată, deoarece are o rezistență mică.) Tensiunea rămasă va fi aplicată diodei zener VD1.
În semiciclul pozitiv, tensiunea de intrare va fi limitată de dioda zener la nivelul tensiunii nominale de stabilizare a acesteia. În semiciclu negativ, tensiunea de intrare va fi aplicată diodei zener în direcția înainte, iar dioda zener va avea o tensiune de aproximativ minus 0,7 volți.

Desigur, o astfel de tensiune pulsatorie nu este potrivită pentru alimentarea microcontrolerului, așa că după dioda zener există un lanț de dioda semiconductoare VD2 și condensatorul electrolitic C2. Când tensiunea la dioda Zener este pozitivă, curentul trece prin dioda VD2. În acest moment, condensatorul C2 este încărcat și sarcina este alimentată. Când tensiunea la dioda Zener scade, dioda VD2 se oprește și condensatorul C2 eliberează energia stocată la sarcină.
Tensiunea la condensatorul C2 va oscila (pulsa). În semiciclul pozitiv al tensiunii de rețea, aceasta va crește la valoarea Ust minus tensiunea pe VD2, în semiciclul negativ va scădea din cauza unei descărcări la sarcină. Amplitudinea fluctuațiilor de tensiune pe C2 va depinde de capacitatea acestuia și de curentul consumat de sarcină. Cu cât capacitatea condensatorului C2 este mai mare și cu cât curentul de sarcină este mai mic, cu atât aceste ondulații vor fi mai mici.
Dacă curentul de sarcină și ondulația sunt mici, atunci după condensatorul C2 este deja posibil să puneți o sarcină, dar pentru dispozitivele pe microcontrolere este mai bine să utilizați un circuit cu stabilizator. Dacă calculăm corect evaluările tuturor componentelor, atunci la ieșirea stabilizatorului obținem presiune constantă.
Circuitul poate fi îmbunătățit prin adăugarea unei punți de diode. Apoi, sursa de alimentare va folosi ambele semicicluri ale tensiunii de intrare - atât pozitive, cât și negative. Acest lucru va permite, cu o capacitate mai mică a condensatorului C2, să se obțină parametri de ondulare mai buni. Dioda dintre dioda Zener și condensator poate fi exclusă din acest circuit.