Генерация постоянного тока низкого напряжения из сети переменного тока 220 или 110 В очень полезна и необходима в области электроники. Низкое напряжение постоянного тока, например 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, используется в электронных схемах, светодиодных лампах, игрушках и многих предметах бытовой электроники. Обычно для их питания используются батареи, но их необходимо время от времени заменять, что нерентабельно, а также требует времени и энергии. Таким образом, альтернативой является генерация постоянного тока из сети переменного тока, для которой доступно множество адаптеров переменного тока в постоянный, но какие схемы они используют внутри?
Простой и понятный подход - использовать понижающий трансформатор для понижения переменного тока, но недостатки использования трансформатора состоят в том, что они дороги по стоимости, тяжелые по весу и большие по размеру. Мы уже рассмотрели этот тип преобразования переменного тока в постоянный с использованием трансформатора в этой статье «Схема зарядного устройства для сотового телефона». И да, мы также можем преобразовать высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение постоянного тока без использования трансформатора, это называется бестрансформаторным источником питания. Основным компонентом цепи бестрансформаторного источника питания является конденсатор падения напряжения или конденсатор класса X, которые специально разработаны для сети переменного тока. Этот конденсатор с номиналом X подключается последовательно к фазной линии переменного тока для падения напряжения. Этот тип бестрансформаторного источника питания называетсяКонденсаторный источник питания.
Конденсатор с рейтингом X
Как уже упоминалось, они подключены последовательно с фазной линией переменного тока для снижения напряжения, они доступны в номиналах 230 В, 400 В, 600 В переменного тока или выше.
Ниже приведена таблица выходного тока и выходного напряжения (без нагрузки) для различных номиналов конденсаторов X-класса:
|
Код конденсатора |
Емкость конденсатора |
вольтаж |
Текущий |
|
104 тыс. |
0,1 мкФ |
4 в |
8 мА |
|
334 тыс. |
0,33 мкФ |
10 в |
22 мА |
|
474 тыс. |
0,47 мкФ |
12 в |
25 мА |
|
684 тыс. |
0,68 мкФ |
18 в |
100 мА |
|
105 тыс. |
1 мкФ |
24 в |
40 мА |
|
225 тыс. |
2,2 мкФ |
24 в |
100 мА |
Выбор конденсатора падения напряжения важен, он основан на реактивном сопротивлении конденсатора и величине потребляемого тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по следующей формуле:
Х = 1 / 2¶fC
X = реактивное сопротивление конденсатора
f = частота переменного тока
C = емкость конденсатора номиналом X
Мы использовали 474 кОм, что означает конденсатор 0,47 мкФ, а частота сети AV составляет 50 Гц, поэтому реактивное сопротивление X составляет:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10-6 = 6776 Ом (приблизительно)
Теперь мы можем рассчитать ток (I) в цепи:
I = V / X = 230/6775 = 34 мА
Вот как рассчитываются реактивное сопротивление и ток.
Описание схемы
Схема проста, конденсатор падения напряжения 0,47 мкФ подключен последовательно с фазной линией переменного тока, это неполяризованные конденсаторы, поэтому его можно подключать с любой стороны. Резистор 470 кОм подключен параллельно конденсатору для разряда накопленного в конденсаторе тока при отключении цепи, что предотвращает поражение электрическим током. Это сопротивление называется сопротивлением кровотечению.
Дополнительный мостовой выпрямитель (комбинация из 4 диодов) был использован для удаления отрицательной половины компонента переменного тока. Этот процесс называется Исправлением. А для фильтрации использовался конденсатор 1000 мкФ / 50 В , что означает устранение пульсаций в результирующей волне. И, наконец, стабилитрон на 6,2 В / 1 Вт используется в качестве регулятора напряжения. Как мы знаем, эта схема обеспечивает прибл. На выходе 12 В (см. Таблицу выше), поэтому этот стабилитрон регулирует его до прибл. Напряжение 6,2 В и отток дополнительного тока. Другое значение стабилитрона также может использоваться для желаемого напряжения, например 5,1 В, 8 В и т. Д. Светодиод подключается для индикации и тестирования. R3 (100 Ом) используется как токоограничивающий резистор.
Используйте резистор номиналом 1 Вт или выше (5 Вт), особенно резистор R4. В противном случае через некоторое время он загорится. Обычно они толще обычного резистора. Ниже представлена схема для разных типов резисторов:
Преимущества этого бестрансформаторного источника питания по сравнению с трансформаторным источником питания заключаются в том, что: он экономичен, легче и меньше по размеру.
Ноты
- Делайте это на свой страх и риск, работать с сетью переменного тока без надлежащего опыта и мер предосторожности крайне опасно. Соблюдайте особую осторожность при построении этой схемы.
- Не заменяйте конденсатор номиналом X на обычный конденсатор, иначе он лопнет.
- Если требуется большее выходное напряжение и выходной ток, используйте другое значение конденсатора с номиналом X в соответствии с таблицей.
- Используйте только резистор номиналом 1 Вт или выше (5 Вт) и стабилитрон.
- Предохранитель на 1 ампер также может быть использован перед конденсатором класса X, последовательно с фазной линией, в целях безопасности.
- Стабилизатор напряжения IC также может использоваться вместо стабилитрона для регулирования напряжения.