Transformatorloze voeding:goedgekeurde manier om kosten en ruimte te overwinnen

Over het algemeen zet een step-down transformator of schakelende voeding een hoge AC-netspanning om in een lage AC-spanning. Vervolgens bevordert het de conversie naar een gewenste lage gelijkspanning. Hoewel het efficiënt is, is het proces kostbaar en heeft het meer ruimte nodig bij het ontwerpen of vervaardigen van een product. En dus, om de uitdagingen te verminderen, gebruiken we een transformatorloze voeding. Vandaag zullen we meer onderzoeken over een transformatorloze voeding. Daarom bespreken we de werktypen en geven we eenvoudige ontwerpen voor transformatorloze voedingscircuits die u kunt proberen.

Een step-down transformator

Wat is een transformatorloze voeding?

Zoals de naam al zegt, produceert een transformatorloze voeding een lage gelijkspanning van een hoge wisselspanning zonder transformatoren of inductoren.

(spoelen)

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van een transformatorloze voeding is de omzetting van een enkelfasige hoogspanningswisselstroom naar een lage gelijkspanning. Het concept maakt gebruik van een spanningsdelercircuit dat werkt zonder inductoren of transformatoren. Bovendien bevat het voedingscircuit processen zoals inschakelbegrenzing, spanningsdeling, regeling en rectificatie.

Het bovenstaande diagram werkt als volgt;

• We streven ernaar de enkelfasige hoogspanningswisselstroom (230V/120V) om te zetten in een vereiste lage gelijkspanning (5V/3V/12V).
• De diodes corrigeren en regelen de hoge AC-spanning naar de lage DC-spanning.
• Verder beperkt de condensator (in een serieverbinding met de AC) de AC-stroom vanwege zijn reactantie. Op die manier krijgt de stroom een ​​specifieke waarde volgens het type transformatorloze voeding. Een condensator met X-classificatie heeft te allen tijde de voorkeur in de voeding.
• Bovendien helpt de weerstand bij overmatige stroom- en warmteafvoer.
• Vervolgens ontdoet de bruggelijkrichter het circuit van een spanning, en via een rectificatieproces stabiliseert het de piekspanning.
• Aansluiten op een LED-lamp test eindelijk de werking van het circuit.

Soorten transformatorloze voeding

De twee basistypen transformatorloze voedingen omvatten;

Resistieve transformatorloze voeding

De resistieve transformatorloze voeding maakt gebruik van een spanningsverlagende weerstand. De weerstand helpt verder bij het verwijderen van overtollige warmte. Vaak is een vermogensweerstand met dubbele nominale waarde aan te bevelen, omdat deze meer vermogen dissipeert.

Capacitieve transformatorloze voeding

Omgekeerd heeft een capacitieve transformatorloze voeding een laag vermogensverlies en een lage warmteafvoer. Hier is een condensator met X-classificatie (van 400 V, 230 V of 600 V) de condensator voor het laten vallen van de spanning, en deze laat overtollige spanning af.

4. Voor- en nadelen van het gebruik van een transformatorloos voedingscircuit

Voordelen

• Allereerst is het ontwerp goedkoop en geschikt voor toepassingen met een laag vermogen in vergelijking met op transformatoren gebaseerde circuits.
• Bovendien is het minder omvangrijk en compact en heeft het dus minder ruimte nodig.

Nadelen

• Een voedingscircuit zonder transformator kan geen hoge stroomoutput (1 ampère) genereren. Het is dus alleen geschikt voor toepassingen die minder dan of gelijk aan 1 Ampère stroom nodig hebben.
• Dan is er geen isolatie van het circuit van de netspanning, wat een gevaar is voor de handler.
• Ook interfereren de buitensporige warmteafvoeren met de uitgangsspanning.
• Ten slotte staat het spanningspieken toe die uiteindelijk het voedingscircuit en het voedingscircuit kunnen vernietigen.

Gelukkig geven de onderstaande circuitvoorbeelden oplossingen voor enkele van de uitdagingen. Dus blijf lezen.

Vier eenvoudige transformatorloze voedingscircuits uitgelegd

Basisontwerp zonder transformator

Een eenvoudig transformatorloos circuitontwerp

Circuitwerking en ontwerp

• C1 reduceert hoge AC (120V of 220V netspanning) tot een lagere DC voor een betere output DC-belasting.
• Ten tweede, telkens wanneer u het circuit loskoppelt van de netingang, geeft R1 een ontladingspad voor de hoogspanning C1. Zo voorkom je een spanningsschok van stekkerpennen wanneer C1 niet in de hoofdvoeding zit.
• Dan zijn D1 tot D4 bruggelijkrichters. Ze zetten lage AC om van C1 naar lage DC.
• De resulterende gelijkspanning is nu hoog voor de meeste laagspanningsapparaten behalve een relais. Een Zener-diode zal de hoge spanning naar een aanbevolen waarde shunten zoals u dat wenst.
• Verder hebben we R2 als de stroombegrenzende weerstand. C1 biedt slechts milliseconden kortsluiting op de eerste toepassing AC-netingang. De paar milliseconden laten een hoge wisselstroom in het circuit toe, maar kunnen de uitgangsbelasting vernietigen. R2 voorkomt dus de schade.
• Ten slotte fungeert C2 als de filtercondensator. Het genereert vloeiende rimpelingen van 100 Hz van bruggelijkrichters naar een schonere gelijkstroom.

Upgraden naar spanningsgestabiliseerde transformatorloze voeding

Hier gaan we van een capacitief voedingscircuit naar een variabele of piekvrije spanningsgestabiliseerde transformatorloze voeding.

Het circuit voor het upgraden naar spanningsgestabiliseerde transformatorloze voeding.

Circuitontwerp/-bediening

• IN4007-diodes corrigeren de netspanning terwijl de 10uF/400V-condensator deze filtert. Dan komt de resulterende piekspanning, gelijkgericht uit het lichtnet, op 310V.
• De basis van TIP122 (u kunt ook MJE13005 gebruiken) configureert het spanningsdelernetwerk, waardoor een vereiste uitgangsspanning behouden blijft. Bovendien kunt u een 12V bereiken door de 10k-pot over de grond/emitter van de TIP122 te plaatsen.
• De 220uF/50V-condensator creëert een tijdelijke nulspanning aan de basis om uit te schakelen als deze UIT staat in een ingeschakeld circuit.
• Verder, in de inschakelperiode, zorgt de inductor, via de spoel, ervoor dat inschakelstromen niet in het circuit kunnen komen. Bovendien biedt het een hoge weerstand, waardoor schade wordt voorkomen.

Afhaalmaaltijden; u kunt ook een spanningsregelaar, IC7805, gebruiken om een ​​aangesloten verlaagde spanning of een 5V te bereiken.

Nul-Crossing Transformerless Power Supply Circuit

Ons derde project betreft voornamelijk een capacitieve transformatorloze voeding voor nuldoorgangsdetectie. Het is omdat condensatoren een paar milliseconden als kortsluitingen werken wanneer ze een voedingsspanning ontvangen. Daarna wordt het opgeladen en keert het terug naar het gespecificeerde uitgangsniveau.

Circuitontwerp en bediening

Nuldoorgangscircuit zonder transformator

Nuldoorgang in lichtnet

Een AC-hoofdpotentiaal omvat spanningscycli die stijgen en dalen van nul naar maximum of vice versa met polariteiten.

Dus wanneer de netspanning de cycluspiek nadert, heeft deze een hoge stroom en spanning. Door het inschakelen van de capacitieve voeding breekt de hoogspanning door de DC-belasting en voeding.

Omgekeerd, in een nuldoorgang van het net, krijgt de hoofdleiding een zwakke spanning en stroom naarmate deze fase nul nadert. Daarom is het nu veilig om elk apparaat AAN te zetten en kan het geen stroomstoot ervaren.

In het kort, het inschakelen van een capacitieve voeding terwijl de AC-ingang door fase nul gaat, voorkomt piekstroom.

Hoe het werkt

• Inschakelen van de voeding houdt in eerste instantie een uitgeschakelde triac in stand vanwege het ontbreken van een gate-driver. Bovendien blijft de belasting die is aangesloten op het brugnetwerk in een uitgeschakelde staat.
• Vervolgens passeert de voedingsspanning van de 105V/400V condensatoruitgang pin 1/2 van de Octo-coupler IC om bij de IR-LED te komen. Een IR LED-lichtrespons helpt bij het bewaken en verwerken van de invoer. Dus wanneer het circuit detecteert dat de AC-cyclus een nuldoorgangspunt nadert, schakelt de interne schakelaar.
• Ten slotte ontsteekt het de triac, waardoor de eenheid ingeschakeld blijft totdat u het weer AAN/UIT zet.

Transformatorloze voeding schakelen met IC 555

De uiteindelijke oplossing omvat het gebruik van IC 555 in zijn monostabiele modus om de stroomstoot te regelen. Verder bevat de IC 555 het nuldoorgangsschakelcircuitconcept.

555 timer-IC

Definitie van nuldoorgangsschakeling

Een sinusgolf in een AC-net begint vanaf een nulpotentiaalmarkering. Daarna stijgt het geleidelijk tot een piekspanningspunt (120 of 220). Daarna keert het terug naar het aanvankelijke nulwaarschijnlijke teken. We noemen de cyclus een positieve cyclus.

Dus na de positieve cyclus zal de golfvorm dalen en het bovenstaande proces opnieuw doorlopen. Het is echter in een negatieve richting totdat het de nulmarkering bereikt. Afhankelijk van de vereisten van het elektriciteitsnet kan de circuitcyclus 50 tot 60 keer per seconde plaatsvinden.

Wanneer de golfvorm het circuit binnenkomt, verstoort elk punt zonder nul de inschakelstoot. De directe reden is te wijten aan de hoge stroom van de golfvorm. De belasting moet tijdens de nuldoorgang tegenover de AAN-schakelaar staan ​​om problemen te voorkomen. Op die manier zal een geleidelijke stijging geen gevaar opleveren.

Transformatorloos circuit schakelen met IC555

Circuitwerking

Uit ons schakelschema hierboven;

• De vier 1N4007-diodes werken als een standaard bruggelijkrichterconfiguratie, waarbij de kathodeovergang een rimpel van 100 Hz produceert.
• De potentiaaldeler van 47k/20K verlaagt de 100 Hz-frequentie, die later naar de positieve rail van IC555 komt. De potentiaal wordt gereguleerd, waarna C1 en D1 deze filteren.
• Via een weerstand van 100k ontvangt de basis Q1 ook de potentiaal.
• Als de netspanning hoger is dan (+) 0,6, blijft Q1 in de UIT-stand. Echter, de AC-golfvorm die onder (+)0,6 Volt komt, schakelt Q1 in. Bovendien aardt het pin2 en produceert vervolgens een positieve output op pin3 van het IC.
• Daarna schakelt de IC-uitgang de belasting en SCR in en handhaaft de status totdat de MMV-periode verstrijkt. Dan begint een nieuwe cyclus.
• Een stabiele AAN-tijd genereert extra stroom naar de belasting, wat bijdraagt ​​aan een heldere LED. U kunt ook de voorinstelling van 1M variëren om de AAN-tijd van uw monostabiel in te stellen. Het IC555-circuit krijgt een beperking bij een AC-spanning van bijna nul, dus geen spanningspiek in de AAN-tijd.

Toepassingen van transformatorloze voeding

Toepassingen van een transformatorloze voeding omvatten voornamelijk goedkope en energiezuinige apparaten zoals;

• Analoog naar digitaal converters,
• LED-lampen,

(LED-lampen)

• Digitale communicatiesystemen,
• Mobiele opladers,
• Elektronisch speelgoed,
• TV-ontvangers,
• Noodverlichting,

(noodverlichting)

• Telecommunicatiesystemen, en
• Spanningsregelaar en verdelercircuits.

Conclusie

Al met al hebben transformatorloze voedingscircuits ongetwijfeld de op transformator gebaseerde voedingen vervangen. Hun lage stroomproductie komt ten goede aan laagspanningstoepassingen. Ze zijn ook goedkoop en compact.

Het artikel gaat in op manieren waarop u uw transformatorloze circuits met de nodige stappen kunt maken. Als u echter nog meer vragen wilt stellen, neem dan contact met ons op.