Transformatorloze voedingen: Een bewezen oplossing om kosten en ruimte te besparen

Over het algemeen converteert een aftraptransformator of schakelende voeding hoge wisselspanning van het net naar een lage wisselspanning. Vervolgens converteert het dit verder naar een gewenste lage gelijkspanning. Terwijl het efficiënt is, is het proces duur en heeft het meer ruimte nodig bij het ontwerpen of produceren van een product. En dus, om de uitdagingen te verminderen, gebruiken we een transformatorloze voeding. Vandaag zullen we meer verkennen over een transformatorloze voeding. Dus, we zullen de werktypen bespreken en eenvoudige transformatorloze voedingsschakelingen geven die u kunt proberen.

Een aftraptransformator

Wat is een transformatorloze voeding?

Volgens de naam produceert een transformatorloze voeding lage gelijkspanning uit hoge wisselspanning zonder transformatoren of spoelen.

(spoelen)

Werkprincipe

Het werkprincipe van een transformatorloze voeding is de omzetting van een hoge spanning enkelvoudige wisselspanning naar een lage gelijkspanning. Het concept gebruikt een spanningsdeler circuit die werkt zonder spoelen of transformatoren. Bovendien omvat de voedingsschakeling processen als inrush-begrenzing, spanningsdeling, regeling en gelijkrichting.

Nu werkt het bovenstaande diagram als volgt:

• We streven ernaar de hoge spanning enkelvoudige wisselspanning (230V/120V) om te zetten in een vereiste lage gelijkspanning (5V/3V/12V).
• De dioden gelijkrichten en regelen de hoge wisselspanning naar lage gelijkspanning.
• Verder beperkt de condensator (in een serieverbinding met de wisselspanning) de wisselstroom door zijn reactantie. Op die manier bereikt de stroom een specifieke waarde volgens het type transformatorloze voeding. Te allen tijde is een X-geclassificeerde condensator te verkiezen in de voeding.
• Daarnaast helpt de weerstand bij overmatige stroom en warmteafvoering.
• Vervolgens verwijderd de brugelijkrichter de spanning uit het circuit, en door een gelijkrichtingsproces stabiliseert het de piekspanning.
• Aansluiten op een LED-lamp test tenslotte de schakelingswerking.

Typen transformatorloze voeding

De twee basistypen van transformatorloze voeding zijn:

Weerstands transformatorloze voeding

De weerstands transformatorloze voeding gebruikt een spanningsvalweerstand. De weerstand helpt verder bij het verwijderen van overmatige warmte. Vaak is een dubbelgewaardeerde stroomweerstand aanbevolen omdat het meer vermogen afvoert.

Capacitieve transformatorloze voeding

Integenstelling, een capacitieve transformatorloze voeding heeft lage vermogensverliezen en warmteafvoering. Hier is een X-geclassificeerde condensator (van 400V, 230V of 600V) de spanningsvalcondensator, en het druipt overmatige spanning af.

4. Voordelen en nadelen van het gebruik van een transformatorloze voedingsschakeling

Voordelen

• Allereerst is het ontwerp goedkoop en past het bij laagvermogen toepassingen in vergelijking met transformator-gebaseerde circuits.
• Ook is het minder bulky en compact en vereist dus minder ruimte.

Nadelen

• Een transformatorloze voedingsschakeling kan geen hoge stroomuitgang genereren (1 Ampere). Dus het begunstigt alleen toepassingen die minder dan of gelijk aan 1 Ampere stroom vereisen.
• Dan is er geen isolatie van het circuit van het netpotentieel, wat een gevaar is voor de handler.
• Ook interfereren de overmatige warmteafvoeringen met de uitgangsspanning.
• Ten slotte staat het spanningspieken toe die uiteindelijk de voedingschakeling en aangedreven schakeling kunnen vernietigen.

Gelukkig geven de schakelingvoorbeelden hieronder oplossingen voor een aantal van de uitdagingen. Dus, blijf lezen.

Vier Eenvoudige Transformatorloze Voedingsschakelingen Uitgelegd

Basale Transformatorloze Ontwerp

Een basaal transformatorloos schakelingsontwerp

Schakelingswerking en ontwerp

• C1 verlaagt hoge wisselspanning (120V of 220V net) naar een lagere gelijkstroom voor een betere uitgang DC belasting.
• Ten tweede, wanneer u het circuit van de netinvoer ontkoppelt, geeft R1 een ontladingspad voor de hoge spanning C1. Als zodanig voorkomt u elke spanningsschok van stekkerpennen wanneer C1 niet in de hoofdbron zit.
• Dan zijn D1 tot D4 brugelijkrichters. Ze converteren lage wisselspanning van C1 naar lage gelijkspanning.
• De resulterende DC-spanning is nu hoog voor de meeste lage-spanningsapparaten behalve een relais. Een Zener-diode zal de hoge spanning afleiden naar een aanbevolen waarde zoals u vereist.
• Verderop hebben we R2 als de stroombegrenzende weerstand. C1 biedt alleen een kortsluiting voor milliseconden bij de eerste toepassing van netspanning. De paar milliseconden laten hoge wisselstroom in het circuit toe, maar kunnen de uitgangslast vernietigen. R2 voorkomt dus de schade.
• Ten slotte fungeert C2 als filtercondensator. Het genereert gladde 100Hz golven van brugelijkrichters naar een schonere DC.

Upgraden naar gespanningsgestabiliseerde transformatorloze voeding

Hier zullen we een capacitieve voedingsschakeling transformeren naar een variabele of piekvrije gespanningsgestabiliseerde transformatorloze voeding.

De schakeling bij upgrade naar gespanningsgestabiliseerde transformatorloze voeding.

Schakelingsontwerp/werking

• IN4007 dioden gelijkrichten de netspanning terwijl de 10uF/400V condensator deze filtert. De resulterende piekspanning, gelijkgericht vanaf het net, bereikt 310V.
• De basis van TIP122 (u kunt ook MJE13005 gebruiken) configureert het spanningsdelernetwerk, waardoor een vereiste uitgangsspanning gehandhaafd wordt. Bovendien kunt u 12V bereiken door de 10k potmeter over TIP122's grond/emitter in te stellen.
• De 220uF/50V condensator creëert een momentane nulspanning aan de basis om uit te schakelen in een ingeschakeld circuit.
• Verder beperkt de spoel, via de spoel, inrush-stromen tijdens de inschakelperiode om in het circuit te komen. Bovendien biedt het hoge weerstand, waardoor schade voorkomen wordt.

Conclusie: u kunt ook een spanningsregelaar, IC7805, gebruiken om een afgetrapte spanning of 5V te bereiken.

Nuldoorgang transformatorloze voedingsschakeling

Ons derde project geldt voornamelijk voor een capacitieve transformatorloze voeding voor nuldoorgangsdetectie. Het is omdat condensatoren fungeren als kortsluitingen voor een paar milliseconden wanneer ze een voedingsspanning ontvangen. Daarna laden ze op en gaan terug naar hun gespecificeerde uitgangsniveau.

Schakelingsontwerp en werking

Nuldoorgang transformatorloze voedingsschakeling

Nuldoorgang in netspanning

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

Dus, wanneer de netspanning de cycluspiek naderd, heeft het een hoge stroom en spanning. Het inschakelen van de capacitieve voeding zorgt ervoor dat de hoge spanning doorbreekt de DC-belasting en voeding.

Integenstelling, bij een net nuldoorgang, krijgt het net een zwakke spanning en stroom als het de nulfaas naderd. Daarom is het inschakelen van elk apparaat nu veilig en kan het geen piekstroom ervaren.

Kortom, het inschakelen van een capacitieve voeding terwijl de wisselspanningsinvoer door de nulfaas gaat, voorkomt piekstroom.

Hoe het werkt

• Initiële inschakeling houdt een uitgeschakelde triac vanwege het ontbreken van een gate-driver. Bovendien blijft de belasting die aan het brugnetwerk is aangesloten in een uitgeschakelde toestand.
• Dan voedt spanning van de 105V/400V condensatoruitgang pin 1/2 van Octo-koppeler IC naar de IR LED. Een IR LED lichtrespons helpt bij het monitoren en verwerken van de invoer. Dus, wanneer het circuit de wisselspanningscyclus naderen van een nuldoorgangspunt detecteert, schakelt de interne schakelaar.
• Ten slotte vuurt het de triac, waardoor een ingeschakelde toestand aan het apparaat blijft totdat u het weer IN/UIT schakelt.

Schakelende transformatorloze voeding met IC 555

De finale oplossing betreft het gebruik van IC 555 in de monostabiele modus om de piekstroom te regelen. Verder integreert de IC 555 het nuldoorgangsschakelingscircuitconcept.

555 timer IC

Definitie van nuldoorgangsschakeling

Een sinusgolven in een net begint bij een nul potentiaalmerk. Vervolgens stijgt het progressief naar een piekspanningspunt (120 of 220). Daarna keert het terug naar het initiële nulwaarschijnlijke merk. We noemen de cyclus een positieve cyclus.

Dus, na de positieve cyclus, zal de golf dalen en het bovenstaande proces opnieuw doorlopen. Het is echter in een negatieve richting tot het het nulmerk bereikt. Afhankelijk van de nettousevereisten, kan de schakelingscyclus 50 tot 60 keer per seconde gebeuren.

Als de golfvorm in het circuit binnenkomt, verstoort elk punt zonder nul de inschakelpiek. De directe reden is de hoge stroom van de golfvorm. De belasting moet de INSCHAKELschakelaar tijdens de nuldoorgang confronteren om elk probleem te vermijden. Op die manier zal een graduele stijging geen gevaar vormen.

Schakelende transformatorloze schakeling met IC555

Schakelingswerking

Vanuit ons schakelingsdiagram bovenaan;

• De vier 1N4007 dioden werken als een standaard brugelijkrichterconfiguratie, met de kathodeknooppunt producerend een 100 Hz golving.
• De 47k/20K potentiële deler laat de 100 Hz frequentie vallen, wat later de positieve rail van IC555 bereikt. De potentieel ontvangt regeling, daarna filteren C1 en D1 het.
• Via een 100k weerstand ontvangt de basis Q1 ook de potentieel.
• Wanneer netspanning boven (+) 0,6 is, houdt Q1 een uitgeschakelde toestand. Echter, de wisselspanningsgolfvorm die onder (+) 0,6 Volt daalt, schakelt Q1 IN. Bovendien grondt het pin2 en produceert een positieve uitgang op pin3 van de IC.
• Daarna schakelt de IC-uitgang de belasting en SCR in en handhaaft de toestand tot de MMV-periode voorbij is. Dan begint een nieuwe cyclus.
• Een stabiele IN-tijd genereert extra stroom naar de belasting, wat bijdraagt aan een heldere LED. U kunt ook de 1M voorinstelling variëren om de IN-tijd van uw monostabiele in te stellen. Het IC555-circuit wordt beperkt bij een bijna nul wisselspanning, dus geen piekspanning in IN-tijd.

Toepassingen van Transformatorloze Voeding

Toepassingen van een transformatorloze voeding bestaan voornamelijk uit goedkope en laagvermogen apparaten zoals:

• Analog-naar-digitale converters,
• LED-lampen,

(LED-lampen)

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

(noodverlichting)

• Telecommunicatiesystemen, en
• Spanningsregelaar en delercircuits.

Conclusie

Kortom, transformatorloze voedingsschakelingen hebben ongetwijfeld transformator-gebaseerde voedingen vervangen. Hun lage stroomproductie komt ten goede aan lage-spanningstoepassingen. Ook zijn ze goedkoop en compact.

Het artikel verduidelijkt manieren waarop u uw transformatorloze circuits kunt maken met de benodigde stappen. Echter, als u nog vragen heeft, neem dan gerust contact met ons op.