Generowanie niskiego napięcia prądu stałego z sieci 220 V lub 110 V AC jest bardzo przydatne i niezbędne w dziedzinie elektroniki. Niskie napięcie DC, takie jak 5v, 6v, 9v, 12v, jest stosowane w obwodach elektronicznych, żarówkach LED, zabawkach i wielu artykułach elektroniki użytkowej. Generalnie do ich zasilania wykorzystywane są baterie, ale należy je od czasu do czasu wymieniać, co nie jest opłacalne, a także pochłania nasz czas i energię. Więc alternatywą jest generowanie prądu stałego z sieci prądu przemiennego, dla której dostępnych jest wiele adapterów AC-DC, ale jakie obwody używają w środku?
Łatwym i prostym podejściem jest użycie transformatora obniżającego napięcie w celu obniżenia poziomu prądu przemiennego, ale wady stosowania transformatora polegają na tym, że są drogie, ciężkie i duże. Omówiliśmy już ten typ konwersji prądu przemiennego na prąd stały, używając transformatora w tym artykule Obwód ładowarki telefonu komórkowego. I tak, możemy również przekształcić prąd zmienny o wysokim napięciu w prąd stały o niskim napięciu bez użycia transformatora, nazywa się to zasilaniem beztransformatorowym. Głównym elementem beztransformatorowego obwodu zasilania jest kondensator obniżający napięcie lub kondensator X, które są specjalnie zaprojektowane do zasilania sieciowego AC. Ten kondensator o wartości znamionowej X jest podłączony szeregowo linii fazowej prądu przemiennego, aby obniżyć napięcie. Ten typ zasilania bez transformatora nazywa sięZasilanie kondensatora.
Kondensator X-Rated
Jak wspomniano, są one połączone szeregowo z linią fazową prądu przemiennego w celu obniżenia napięcia, są dostępne w wersjach 230 V, 400 V, 600 V AC lub wyższych.
Poniżej znajduje się tabela prądu wyjściowego i napięcia wyjściowego (bez obciążenia), dla różnych wartości kondensatorów X:
|
Kod kondensatora |
Wartość kondensatora |
Napięcie |
obecny |
|
104k |
0,1 uF |
4 v |
8 mA |
|
334k |
0,33 uF |
10 v |
22 mA |
|
474k |
0,47 uF |
12 v |
25 mA |
|
684k |
0,68 uF |
18 v |
100 mA |
|
105k |
1 uF |
24 v |
40 mA |
|
225k |
2,2 uF |
24 v |
100 mA |
Dobór kondensatora obniżającego napięcie jest ważny, opiera się na reaktancji kondensatora i ilości pobieranego prądu. Reaktancję kondensatora określa poniższy wzór:
X = 1/2¶fC
X = Reaktancja kondensatora
f = częstotliwość prądu przemiennego
C = pojemność kondensatora znamionowego X.
Zastosowaliśmy kondensator 474k, czyli 0,47uF, a częstotliwość sieci AV to 50 Hz, więc Reactance X wynosi:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10-6 = 6776 omów (w przybliżeniu)
Teraz możemy obliczyć prąd (I) w obwodzie:
I = V / X = 230/6775 = 34 mA
Tak więc obliczana jest reaktancja i prąd.
Objaśnienie obwodu
Obwód jest prosty, kondensator spadku napięcia 0,47uF jest połączony szeregowo z linią fazową prądu przemiennego, są to kondensatory niespolaryzowane, więc można je podłączyć z dowolnej strony. Rezystor 470 kiloomów jest podłączony równolegle do kondensatora, aby rozładować zmagazynowany prąd w kondensatorze, gdy obwód jest wyłączony, zapobiegając w ten sposób porażeniu prądem. Ten opór nazywa się oporem krwawienia.
Kolejny prostownik mostkowy (kombinacja 4 diod) został użyty do usunięcia ujemnej połowy składowej AC. Ten proces nazywa się Rektyfikacją. Kondensator 1000uF / 50v został użyty do filtracji, co oznacza usunięcie tętnień powstałej fali. I wreszcie dioda Zenera 6,2 V / 1 W jest używana jako regulator napięcia. Jak wiemy ten obwód zapewnia ok. Wyjście 12 V (patrz tabela powyżej), więc ta dioda Zenera reguluje go do ok. Napięcie 6,2 V i powrót dodatkowego prądu. Dla żądanego napięcia można również zastosować inną wartość diody Zenera, np. 5,1 V, 8 V itp. Dioda LED jest podłączona w celu wskazania i testowania. R3 (100 omów) jest używany jako rezystor ograniczający prąd.
Użyj rezystora o mocy 1 W lub wyższej (5 W), zwłaszcza rezystora R4. W przeciwnym razie po pewnym czasie spłonie. Zwykle są grubsze niż zwykłe rezystory. Poniżej znajduje się schemat dla różnych typów rezystorów:
Zalety tego beztransformatorowego zasilacza w porównaniu z zasilaniem opartym na transformatorze są następujące: Jest opłacalny, lżejszy i mniejszy.
Uwagi
- Zrób to na własne ryzyko, praca z siecią prądu zmiennego bez odpowiedniego doświadczenia i środków ostrożności jest niezwykle niebezpieczna. Zachowaj szczególną ostrożność podczas budowy tego obwodu.
- Nie wymieniaj kondensatora X-Rated na normalny kondensator, w przeciwnym razie pęknie.
- Jeśli wymagane jest większe napięcie wyjściowe i prąd wyjściowy, należy zastosować inną wartość kondensatora X-Rated, zgodnie z tabelą.
- Używaj tylko rezystora o mocy 1 W lub wyższej (5 W) i diody Zenera.
- Bezpiecznik 1 A może być również użyty przed kondensatorem X, szeregowo z linią fazową, ze względów bezpieczeństwa.
- W celu regulacji napięcia zamiast diody Zenera można również zastosować regulator napięcia IC.