Transformatorloze voeding:de algemene basis, werking en vereisten uitgelegd

Over het algemeen hebben elektronische producten een step-down transformator waarmee de DC-voeding de AC-netspanning kan omzetten in een DC-spanning (vaak klein). Het proces omvat het converteren van een hogere AC naar een lagere AC en vervolgens naar een laagspannings-DC, met behulp van een schakelende transformator. Hoewel het proces op de lange termijn voldoende is, kan het duur en omvangrijk zijn omdat het ook een grotere ruimte vereist tijdens het ontwerp en de fabricage van het product. Daarom is een goedkoper en beter alternatief waar u naar moet kijken de transformatorloze voeding. Behalve dat het een schakelende voeding is, is het minder duur en klein van formaat. Bovendien kunt u het gebruiken in een breed scala aan elektronische componenten, zoals huishoudelijke apparaten.

Wat is een transformatorloze voeding?

Zoals de naam al doet vermoeden, gebruikt een transformatorloos voedingscircuit geen inductor of transformator bij het leveren van een lage DC van de hoogspanningswisselstroom van het lichtnet. Het werkt door een hoogspanningscondensator de primaire AC-stroom (120V of 230V) te laten dalen tot een laag stroomniveau (12V, 5V of 3V).

Het lagere niveau is geschikt omdat het zorgt voor een optimale werking van de aangesloten belasting of elektronische schakeling. U moet dus de transformatorloze voeding voor de schakelingen krijgen wanneer u een elektrisch circuit gebruikt dat lage stromen vereist (zoals een paar milliampère) of in microprocessorcircuits.

Het transformatorloze circuit heeft een werkingsprincipe dat inschakelbegrenzing, voedingsspanningsverdeling, regulering en rectificatie omvat - te bespreken in de voedingsstructuur.

Voor- en nadelen van transformatorloze voeding

Zoals bij elke andere technologische apparatuur, heeft de transformatorloze voeding zijn voor- en nadelen.

Voordelen

• Ten eerste is het goedkoop.
• Dan heeft het minder ruimte nodig, waardoor het minder omvangrijk is, in tegenstelling tot een op transformatoren gebaseerde toepassing die chaotisch en zwaar is.
• U kunt het ook gebruiken in elektronische componenten met een laag vermogen.

Nadelen

• Ten eerste verlagen overtollige warmteafvoer door de resistieve transformatorloze voeding de uiteindelijke uitgangsspanning, waardoor de efficiëntie wordt verminderd.
• Helaas is de maximale stroomuitgang die u kunt krijgen ongeveer 1 ampère. Het is niet gunstig voor stroominductieve of resistieve belastingen die 20 A of 30 A nodig hebben om te werken.
• Nogmaals, het circuit heeft geen isolatie van de ingangsvoeding, waardoor het riskant is om te hanteren (geen isolatie tussen de uitgang en de ingang). Bovendien zal een kleine breuk of het losraken van een onderdeel van het circuit het hele apparaat vernietigen.
• Ten slotte zijn de opstelling en lage output niet geschikt voor complexere systemen zoals in veiligheid of medische apparaten.

Gelukkig heeft het transformatorloze ontwerp van het stroomcircuit dat we hebben beschreven verschillende stabilisatiefasen na de bruggelijkrichter. Op deze manier worden de risico's laag.

Transformatorloze stroomvoorziening Circuitdiagram Inleiding

https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_power_supply#/media/File:Capacitive_Power_Supply.png

(een schakelschema van een transformatorloze voeding)

Het schakelschema is hierboven weergegeven van een transformatorloze voedingscircuitfuncties door hoge wisselspanning om te zetten in lage gelijkspanning zonder een inductor of transformator. In de volgende sectie gaan we uitsplitsen hoe het circuit werkt.

Transformatorloze voedingsstructuur/ontwerp

Enkele voorzorgsmaatregelen die u moet nemen voordat u het transformatorloze voedingscircuit maakt, zijn:

• Eerst en vooral is werken met de AC-ingangsspanning zonder kennis en ervaring van hoge kwaliteit uiterst gevaarlijk. Ga daarom uiterst voorzichtig om met het circuit.
• Ten tweede, gebruik een zenerdiode of een weerstand met een vermogen van slechts 1 watt of meer (5w).
• Ten derde, als je geen Zener-diode hebt, kun je een IC-spanningsregelaar gebruiken om de spanning te regelen.
• Probeer ook niet om de X-rated condensator te vervangen door een andere condensator. De reden hiervoor is dat de andere condensator zal barsten.
• Verder kunt u om veiligheidsredenen een zekering van 1 ampère gebruiken voor de X-rated condensator en in serie met de faselijn.
• Plaats de componenten voldoende.
• Bovendien vermijd het aanraken van de punten van de vallende condensator, zelfs als je het circuit hebt uitgeschakeld, om te voorkomen dat je een schok krijgt.
• Last but not least, gebruik een andere waarde van X-rated condensator als het product meer uitgangsstroom en uitgangsspanning nodig heeft.

Onderdelen

De componenten van een stroomcircuit zonder transformator omvatten:

• R1:1-Ω weerstand, 5W.
• R2:10-Ω weerstand; de belasting mag hier niet minder zijn dan 10 Ω.
• R3:weerstand van 470 kΩ, 1W.
• R4:1-Ω weerstand, 5W.
• R5:200 mA zekering.
• Spanningsverliescondensator / X-rated condensator (het hoofdbestanddeel) - verkrijgbaar in 230V, 400V, 600V wisselstroom of zelfs hoger.

(soorten condensatoren).

• C1:33.000 – µF gepolariseerde elektrolytische condensator, 25 VL.
• C2 en C3:niet-gepolariseerde condensator van polyester ≥ 400 V, 10 µF.
• D1:Diode 1N4007.
• D2:12-V, 3-W zenerdiode.
• D3 tot D13:1N4007.

Het ideale transformatorloze ontwerp

1. Condensator C1 reduceert de hoge stroomsterkte van 120V of 220V net naar een geschikte lagere DC-uitgangsbelasting. Zo produceert één microfarad van C1 ongeveer 50 mA stroom naar de uitgangsbelasting.
2. R1-weerstand biedt een ontladingspad voor de hoogspanning van C1 wanneer u het circuit loskoppelt van de netingang. Het is omdat C1 de hoge volt, d.w.z. 120V of 220V, kan opslaan en een hoogspanningsschok kan veroorzaken wanneer u de stekkerpinnen aanraakt in de ontkoppelde staat. R1 zal de hoogspanning snel ontladen.
3. D1- tot D4-diodes functioneren als een bruggelijkrichter die AC met lage stroomsterkte van C1 omzet in DC met lage stroomsterkte. C1 beperkt de spanning niet tot 50mA maar beperkt de stroom. Met andere woorden, de DC aan de uitgang van de bruggelijkrichter is de piekwaarde van 220V. De berekening is als volgt;

220 x 1.41 =310V gelijkstroom. We eindigen met ongeveer 310 V, met 50 mA aan de uitgang van de brug.

4. 310V is echter te hoog voor een lage spanning, behalve bij gebruik in een relais. U zult dus de juiste Zenerdiode-classificatie gebruiken om de 310V DC naar een gewenst laag niveau te shunteren, bijvoorbeeld 24V, 12V, onder andere.

(soorten Zenerdiodes)

5. De R2-weerstand is de stroombegrenzende weerstand. Ondanks dat C1 fungeert als de stroombegrenzer, functioneert C1 als een kortsluiting in een kwestie van milliseconden wanneer u de ingang AC onmiddellijk op het circuit toepast. In de paar milliseconden dat de schakelaar is ingeschakeld, komt er een hoge AC-spanningsingang van 220V in het stroomcircuit. Helaas kunnen de hoge spanningsniveaus de DC-uitgangsbelasting vernietigen.

Een betere manier om met de situatie om te gaan is door NTC in te voeren. Maar in dit geval gebruiken we een R2 als begrenzer.

De filtercondensator is C2. Het werkt vooral door de 100 Hz-rimpelingen van de brug die u aanvankelijk hebt verholpen, af te vlakken naar een schonere gelijkstroom.

Type transformatorloze voeding

De transformatorloze voeding is verkrijgbaar in twee hoofdtypen en we zullen ze in detail bespreken.

De voorbeelden zijn;

1. Resistieve transformatorloze voeding

Bij de resistieve voeding gebruik je de weerstand over de spanningsvalweerstand om de warmte in energievorm te verminderen. Door de warmtereductie is er een weerstand die de overstroom beperkt. Over het algemeen verdrijft de spanningsdalingsweerstand de warmtekracht.

Een punt om op te merken - meestal zul je sommige toepassingen vinden die de weerstand gebruiken met dubbel nominaal vermogen. Het is omdat het meer energie eroverheen dissipeert in vergelijking met de andere soorten transformatorloze voedingen.

2. Capacitieve transformatorloze voeding

Het tweede type, capacitieve voeding, werkt met een laag vermogensverlies en warmteafvoer, waardoor het efficiënter wordt.

Structuur; Hier heeft de X-rated condensator een aansluiting van 230V, 400V en 600V in serie. Het lichtnet fungeert dan als druppelcondensatoren en zorgt ervoor dat de spanning daalt.

Verschil tussen de resistieve en capacitieve transformatorloze voeding

Vooral de twee soorten verschillen. Er is minder tot nul energieverlies en warmtedissipatie in het capacitieve voedingscircuit, aangezien de spanningsdalingsweerstand de overtollige spanning verlaagt. Integendeel, een resistief type zal extra energie als warmte afvoeren over de spanningsvalweerstand.

Transformatorloze voedingen 12v

We zullen het bovenstaande schema gebruiken om dit derde type, de transformatorloze voeding 12V, te bespreken.

Principe van actie; het maakt gebruik van een zenerdiode, bruggelijkrichter, condensator en weerstand om een ​​220V wisselstroomspanning om te zetten in een 12 gelijkstroomspanning.

• C1 werkt als een X-rated condensator die de verhoogde wisselspanning zal laten vallen.
• D1, D2, D3 en D4, die de bruggelijkrichterdioden zijn, zetten de wisselstroom (AC) om in gelijkstroom (DC) door middel van rectificatie. Rectificatie resulteert in conversie van 230V AC naar hoog 310V DC vanwege het Peak RMS in AC-signaal.
• Ten derde verwijdert de C2-condensator de rimpelingen die de gelijkspanning heeft verkregen.
• Vervolgens elimineert de R1-weerstand de opgeslagen stroom die ontstaat als je het circuit uitschakelt. Aan de andere kant beperkt de R2-weerstand, die wordt gebruikt voor inschakelstroombegrenzing, de overtollige stroom.
• Verder verwijdert de zenerdiode de inverse piekspanning en gaat vervolgens verder met het stabiliseren en regelen van de uitgangsgelijkspanning tot de vereiste 12V.
• Om er zeker van te zijn of het werkt of niet, sluit je de LED aan op het circuit.
• Ten slotte omsluit je het circuit volledig met een schokbestendig materiaal om schade en elektrische schokken te voorkomen. Bovendien kunt u een kleine scheidingstransformator aansluiten op de ingang van de voeding om deze te isoleren van de hoofdwisselstroom.

6. Toepassing voor transformatorloze voeding

Vaak heeft de transformatorloze voeding een scala aan toepassingen in goedkope en energiezuinige elektronische componenten zoals;

• Analoog naar digitaal converters,
• Systemen in telecommunicatie,
• Digitale communicatiesystemen,
• Circuitry in regulator- en spanningsdelercircuits,
• Elektronisch speelgoed,
• Mobiele opladers,
• LED-lampen, en

(witte LED-strips voor spanning 12V en 24V met regelbaar)

• Noodverlichting.

Conclusie

Samenvattend is een transformatorloos voedingscircuit een solide vervanging voor een op een transformator gebaseerde voeding. Het is in termen van omvang, kosten en grootte. Ondanks het produceren van lage stromen, heeft het transformatorloze circuit voordelen opgeleverd voor elektrische apparaten met een lagere spanningsbehoefte.

Omdat er specificaties in de procedure staan, kun je het beste extra voorzorgsmaatregelen nemen tijdens je DIY-moment. Een lezing van dit artikel zal u verhelderen en de nodige stappen benadrukken. Mocht u echter nog vragen of opmerkingen hebben, neem dan gerust contact met ons op. Een oplossing voor uw behoefte is een oplossing voor de technologische wereld.