Kaip apskaičiuoti maitinimo šaltinius be transformatorių

Šiame įraše paaiškinama, kaip apskaičiuoti rezistoriaus ir kondensatoriaus vertes be transformatoriaus maitinimo grandinėse, naudojant paprastas formules, pavyzdžiui, omų įstatymą.

Analizuojant pajėgų maitinimo šaltinį

Prieš išmokdami rezistoriaus ir kondensatoriaus reikšmių be transformatoriaus maitinimo šaltinio apskaičiavimo ir optimizavimo formulę, svarbu pirmiausia apibendrinti standartą be transformatoriaus maitinimo šaltinio dizainas .

Remiantis diagrama, įvairiems komponentams priskiriamos šios specifinės funkcijos:

C1 yra nepolinis aukštos įtampos kondensatorius, įvedamas mirtinai tinklo srovei sumažinti iki norimų ribų pagal apkrovos specifikaciją. Taigi šis komponentas tampa nepaprastai svarbus dėl priskirtos tinklo srovės ribojimo funkcijos.

D1 – D4 konfigūruojami kaip a tilto lygintuvo tinklas išlygintos kintamosios srovės iš C1 ištaisymui, kad išvestis būtų tinkama bet kuriai numatytai nuolatinei apkrovai.

Z1 padedama stabilizuoti išėjimą iki reikiamų saugių įtampos ribų.

C2 yra įdiegta į filtruoti bet kokį bangavimą nuolatinėje srovėje ir sukurti visiškai švarią nuolatinės įtampos prijungtą apkrovą.

R2 gali būti neprivalomas, tačiau rekomenduojamas šalinant įjungimo įtampą iš tinklo, nors pageidautina, kad šis komponentas būtų pakeistas NTC termistoriumi.

Naudodamasis Ohmo dėsniu

Mes visi žinome, kaip veikia Ohmo dėsnis ir kaip jį naudoti norint rasti nežinomą parametrą, kai žinomi kiti du. Tačiau esant talpiam maitinimo šaltinio tipui, pasižyminčiam savitomis savybėmis, ir prie jo prijungus šviesos diodus, apskaičiuoti srovę, įtampos kritimą ir šviesos diodų rezistorių tampa šiek tiek painu.

Kaip apskaičiuoti ir išskaičiuoti srovės, įtampos parametrus be transformatorių maitinimo šaltiniuose.

Kruopščiai išnagrinėjęs atitinkamus modelius, sugalvojau paprastą ir veiksmingą būdą išspręsti pirmiau minėtas problemas, ypač kai naudojamas maitinimo šaltinis be transformatoriaus arba kai yra srovės valdymui naudojami PPC kondensatoriai arba reaktyvumas.

Talpinių maitinimo šaltinių srovės įvertinimas

Paprastai a be transformatoriaus maitinimas sukurs išėjimą su labai mažomis srovės vertėmis, bet su įtampa, lygią naudojamam kintamosios srovės tinklui (kol jis nepakraunamas).

Pvz., 1 µF, 400 V (gedimo įtampa), prijungus prie 220 V x 1,4 = 308 V (po tilto) maitinimo šaltiniu, bus sukurta daugiausia 70 mA srovė ir pradinė įtampa bus 308 V.

Tačiau ši įtampa rodys labai tiesinį kritimą, kai išėjimas įkeliamas ir srovė imama iš „70 mA“ rezervuaro.

Mes žinome, kad jei apkrova sunaudoja visą 70 mA, tai reikštų, kad įtampa nukris beveik iki nulio.

Kadangi šis kritimas yra tiesinis, mes galime tiesiog padalinti pradinę išėjimo įtampą su maksimalia srove, kad rastume įtampos kritimus, kurie atsirastų esant skirtingiems apkrovos srovių dydžiams.

Todėl padalijus 308 voltus 70 mA, gaunama 4,4 V įtampa. Tai yra greitis, kuriuo įtampa kris kiekvienai 1 mA srovei, pridedamai prie apkrovos.

Tai reiškia, kad jei apkrova sunaudoja 20 mA srovės, įtampos kritimas bus 20 × 4,4 = 88 voltai, taigi dabar išėjime bus rodoma 308 - 62,8 = 220 voltų nuolatinė įtampa (po tilto).

Pavyzdžiui, su a 1 vatų šviesos diodas prijungtas tiesiai prie šios grandinės be rezistoriaus, rodytų įtampą, lygią šviesos diodo (3,3 V) priekinės įtampos kritimui, taip yra todėl, kad šviesos diodas skandina beveik visą esamą kondensatoriaus srovę. Tačiau įtampa per šviesos diodą nesumažėja iki nulio, nes priekinė įtampa yra didžiausia nurodyta įtampa, kuri gali jį sumažinti.

Iš minėtų diskusijų ir analizės paaiškėja, kad bet kurio maitinimo bloko įtampa yra nereikšminga, jei srovės tiekimo pajėgumas yra „palyginti“ mažas.

Pavyzdžiui, jei atsižvelgsime į šviesos diodą, jis gali atlaikyti nuo 30 iki 40 mA srovę esant įtampai, artimai jo „priekinės įtampos kritimui“, tačiau esant aukštesnei įtampai ši srovė gali tapti pavojinga šviesos diodui, taigi viskas yra apie tai, kad maksimali srovė būtų lygi didžiausia saugi leistina apkrovos riba.

Rezistoriaus verčių skaičiavimas

Varža apkrovai : Kai šviesos diodas naudojamas kaip apkrova, rekomenduojama pasirinkti kondensatorių, kurio reaktyvumo vertė leidžia tik didžiausią leistiną šviesos srovės srovę, tokiu atveju galima visiškai išvengti rezistoriaus.

Jei kondensatoriaus vertė yra didelis su didesniais srovės išėjimais, tada tikriausiai, kaip aptarta aukščiau, mes galime įtraukti rezistorių, kad sumažintume srovę iki leistinų ribų.

Apskaičiuojamas viršįtampio ribos rezistorius : Aukščiau pateiktoje diagramoje pateikiamas rezistorius R2 yra įtrauktas kaip įjungimo viršįtampio ribotuvo rezistorius. Iš esmės apsaugo pažeidžiamą apkrovą nuo pradinės įtampos srovės.

Per pradinius įjungimo laikotarpius kondensatorius C1 veikia kaip visiškas trumpasis jungimas, nors ir tik kelias milisekundes, ir gali leisti visą 220 V įtampą išėjime.

To gali pakakti, kad būtų išpūstos jautrios elektroninės grandinės arba šviesos diodai, prijungti prie maitinimo šaltinio, kuris taip pat apima stabilizuojantį „zener“ diodą.

Kadangi zenerio diodas yra pirmasis elektroninis įtaisas, kurį reikia apsaugoti nuo pradinio viršįtampio, R2 galima apskaičiuoti pagal zenerio diodo specifikacijas ir didžiausią zenerio srovė , arba zenerio išsisklaidymas.

Mūsų pavyzdyje didžiausia leistina zenerio srovė bus 1 vatas / 12 V = 0,083 ampero.

Todėl R2 turėtų būti = 12 / 0,083 = 144 omai

Tačiau kadangi viršįtampio srovė yra tik milisekundžių, ši vertė gali būti daug mažesnė.

Čia. „Zener“ skaičiavimui nesvarstome 310 V įėjimo, nes C1 srovę riboja iki 70 mA.

Kadangi R2 įprastomis operacijomis gali be reikalo apriboti brangios srovės apkrovą, idealiu atveju ji turi būti NTC rezistoriaus tipas. NTC užtikrins, kad srovė būtų ribojama tik pradinio įjungimo laikotarpiu, o tada 70 mA gali praeiti be apribojimų apkrovai.

Išmetimo varžos apskaičiavimas : Rezistorius R1 naudojamas saugoti aukštos įtampos įkrovą C1 viduje, kai grandinė atjungiama nuo tinklo.

R1 vertė turėtų būti kuo mažesnė, kad būtų galima greitai išleisti C1, tačiau išsklaidydama mažiausią šilumą, būdama prijungta prie tinklo AC.

Kadangi R1 gali būti 1/4 vatų rezistorius, jo išsklaidymas turi būti mažesnis nei 0,25 / 310 = 0,0008 ampero arba 0,8 mA.

Todėl R1 = 310 / 0,0008 = 387500 omų arba maždaug 390 k.

Apskaičiuojamas 20 mA LED rezistorius

Pavyzdys: Pateiktoje diagramoje kondensatoriaus vertė sukuria 70 mA maks. srovė yra gana didelė, kad bet kuris šviesos diodas galėtų atlaikyti. Naudojant standartinę LED / rezistoriaus formulę:

R = (maitinimo įtampa VS - LED priekinė įtampa VF) / LED srovė IL,
= (220-3,3) / 0,02 = 10,83K,

Tačiau 10,83K vertė atrodo gana milžiniška ir iš esmės sumažintų šviesos diodų apšvietimą .... vis dėlto skaičiavimai atrodo visiškai teisėti .... taigi ar mums čia kažko trūksta?

Manau, kad čia įtampa „220“ gali būti neteisinga, nes galų gale šviesos diodui reikės tik 3,3 V .... tai kodėl gi ne pritaikyti šią vertę aukščiau pateiktoje formulėje ir patikrinti rezultatus? Jei naudojote „zener“ diodą, vietoj to čia gali būti taikoma „zener“ vertė.

Gerai, štai mes vėl einame.

R = 3,3 / 0,02 = 165 omai

Dabar tai atrodo daug geriau.

Tarkime, kad prieš LED naudojote 12 V zenerio diodą, formulę galima apskaičiuoti taip, kaip nurodyta toliau:

R = (maitinimo įtampa VS - LED priekinė įtampa VF) / LED srovė IL,
= (12 - 3,3) / 0,02 = 435 omai,

Todėl rezistoriaus vertė vienam valdyti raudonas šviesos diodas būtų maždaug 400 omų.

Kondensatoriaus srovės radimas

Visame aukščiau aptartame be transformatoriaus projekte C1 yra vienas svarbiausių komponentų, kuris turi būti teisingai matuojamas, kad jo srovės išėjimas būtų optimaliai optimizuotas pagal apkrovos specifikacijas.

Pasirinkus didelės vertės kondensatorių santykinai mažesnei apkrovai, gali padidėti rizika, kad per didelė viršįtampio srovė pateks į apkrovą ir greičiau ją sugadins.

Tinkamai apskaičiuotas kondensatorius, priešingai, užtikrina kontroliuojamą viršįtampį ir vardinį išsklaidymą, išlaikydamas pakankamą prijungtos apkrovos saugumą.

Naudodamasis Ohmo dėsniu

Srovės, kuri gali būti optimaliai leistina naudojant be transformatoriaus maitinimą tam tikrai apkrovai, dydį galima apskaičiuoti naudojant Omo dėsnį:

Aš = V / R

kur I = srovė, V = įtampa, R = varža

Tačiau, kaip matome, pirmiau pateiktoje formulėje R yra nelyginis parametras, nes mes turime reikalų su kondensatoriumi kaip dabartiniu ribojančiu nariu.

Norėdami tai sugadinti, turime išvesti metodą, kuris pavers kondensatoriaus dabartinę ribinę vertę omais arba varžos vienetais, kad būtų galima išspręsti Omo dėsnio formulę.

Kondensatoriaus reakcijos apskaičiavimas

Norėdami tai padaryti, pirmiausia išsiaiškiname kondensatoriaus reaktyvumą, kuris gali būti laikomas rezistoriaus varžos ekvivalentu.

Reaktyvumo formulė yra:

Xc = 1/2 (pi) fC

kur Xc = reaktyvumas,

pi = 22/7

f = dažnis

C = kondensatoriaus vertė Faraduose

Rezultatas, gautas iš pirmiau pateiktos formulės, yra omais, kurį galima tiesiogiai pakeisti mūsų anksčiau paminėtu Ohmo įstatymu.

Išspręskime pavyzdį, kaip suprasti aukščiau pateiktas formules:

Pažiūrėkime, kiek srovės 1uF kondensatorius gali atiduoti tam tikrai apkrovai:

Mes turime šiuos duomenis:

pi = 22/7 = 3,14

f = 50 Hz (tinklo kintamasis dažnis)

ir C = 1uF arba 0,000001F

Reaktyvumo lygties sprendimas naudojant aukščiau pateiktus duomenis suteikia:

Xc = 1 / (2 x 3,14 x 50 x 0,000001)

= Maždaug 3184 omai

Pakeitę šią ekvivalentišką atsparumo vertę į mūsų Ohmo dėsnio formulę, gauname:

R = V / I

arba I = V / R

Darant prielaidą, kad V = 220 V (nes kondensatorius skirtas dirbti su tinklo įtampa.)

Mes gauname:

Aš = 220/3184

= Maždaug 0,069 ampero arba maždaug 69 mA

Panašiai galima apskaičiuoti ir kitus kondensatorius, žinant jų maksimalų srovės tiekimo pajėgumą ar vardą.

Pirmiau pateiktoje diskusijoje išsamiai paaiškinta, kaip kondensatoriaus srovė gali būti apskaičiuojama bet kurioje atitinkamoje grandinėje, ypač be transformatorių talpiniuose maitinimo šaltiniuose.

ĮSPĖJIMAS: Aukščiau išvardytas dizainas nėra izoliuotas nuo pagrindinės įvesties, todėl, kai visas įrenginys galėjo plaukti su leteninio įvado pagrindais, būkite labai atsargus, kai jis buvo įjungtas.