Generovanie nízkonapäťového jednosmerného prúdu z elektrickej siete 220v alebo 110v AC je v oblasti elektroniky veľmi užitočné a potrebné. Nízkonapäťové jednosmerné napätie, napríklad 5 V, 6 V, 9 V, 12 V, sa používa v obvodoch elektroniky, LED žiarovkách, hračkách a mnohých predmetoch elektroniky pre domácnosť. Na ich napájanie sa spravidla používajú batérie, je však potrebné ich občas vymeniť, čo nie je nákladovo efektívne a vyžaduje nám to čas a energiu. Alternatívou teda je generovanie jednosmerného prúdu zo siete striedavého prúdu, pre ktorú je k dispozícii veľa adaptérov AC-DC, ale aké obvody používajú vo vnútri?
Jednoduchým a priamym prístupom je použitie stupňovitého transformátora na zníženie striedavého prúdu, ale nevýhody použitia transformátora spočívajú v tom, že sú drahé a nákladné, ťažké a veľké. Tento typ premeny striedavého prúdu na jednosmerný prúd sme už pokryli pomocou transformátora v tomto článku Obvod nabíjačky mobilného telefónu. A áno, môžeme tiež prevádzať vysokonapäťový striedavý prúd na nízkonapäťový jednosmerný prúd bez použitia transformátora, ktorý sa nazýva napájací zdroj bez transformátorov. Hlavnou súčasťou napájacieho obvodu bez transformátorov je kondenzátor znižujúci napätie alebo kondenzátor s hodnotením X, ktoré sú špeciálne navrhnuté pre sieť striedavého prúdu. Tento kondenzátor s menovitým X je zapojený do série fázových vedení striedavého prúdu, aby pokleslo napätie. Tento typ napájacieho zdroja s menším napájaním sa nazývaNapájanie kondenzátora.
Kondenzátor s hodnotením X.
Ako už bolo spomenuté, sú zapojené do série s fázovou linkou striedavého prúdu na zníženie napätia, sú k dispozícii v menovitých hodnotách 230v, 400v, 600v AC alebo vyšších.
Ďalej je uvedená tabuľka výstupného prúdu a výstupného napätia (bez záťaže) rôznych hodnôt kondenzátorov s hodnotením X:
|
Kód kondenzátora |
Hodnota kondenzátora |
Napätie |
Aktuálne |
|
104 tis |
0,1 uF |
4 v |
8 mA |
|
334 tis |
0,33 uF |
10 v |
22 mA |
|
474k |
0,47 uF |
12 v |
25 mA |
|
684k |
0,68 uF |
18 v |
100 mA |
|
105 tis |
1 uF |
24 v |
40 mA |
|
225 tis |
2,2 uF |
24 v |
100 mA |
Výber kondenzátora znižujúceho napätie je dôležitý, je založený na reaktancii kondenzátora a množstve odoberaného prúdu. Reaktancia kondenzátora je daná vzorcom:
X = 1 / 2¶fC
X = reaktancia kondenzátora
f = frekvencia striedavého prúdu
C = kapacita kondenzátora menovitého na X
Použili sme 474k znamená 0,47uF kondenzátor a frekvencia AV siete je 50 Hz, takže reaktancia X je:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10 -6 = 6776 ohmov (približne)
Teraz môžeme vypočítať prúd (I) v obvode:
I = V / X = 230/6775 = 34mA
Takto sa teda počíta reaktancia a prúd.
Vysvetlenie obvodu
Obvod je jednoduchý, kondenzátor znižujúci napätie 0,47 uF je zapojený do série s fázovou linkou striedavého prúdu, ide o nepolarizované kondenzátory, takže ho je možné pripojiť z ktorejkoľvek strany. Kondenzátor je paralelne zapojený 470k ohmový rezistor, aby sa pri vypnutí obvodu vybil uložený prúd v kondenzátore, čím sa zabráni úrazu elektrickým prúdom. Táto rezistencia sa nazýva Bleederova rezistencia.
Na odstránenie zápornej polovičnej zložky striedavého prúdu sa použil ďalší mostíkový usmerňovač (kombinácia 4 diód). Tento proces sa nazýva Náprava. A na filtráciu bol použitý kondenzátor 1000uF / 50v , čo znamená odstránenie vln vo výslednej vlne. A nakoniec sa ako regulátor napätia použije Zenerova dióda s hodnotou 6,2 V / 1 W. Ako vieme, tento obvod poskytuje cca. 12V výstup (pozri tabuľku vyššie), takže táto Zenerova dióda ho reguluje na cca. 6,2 V napätie a spätný tok extra prúdu. Pre požadované napätie je možné použiť aj inú hodnotu Zenerovej diódy, napríklad 5,1 V, 8 V atď. Pre indikáciu a testovacie účely je pripojená LED dióda. R3 (100 ohm) sa používa ako odpor obmedzujúci prúd.
Použite odpor 1 W alebo vyšší (5 W), najmä odpor R4. Inak to po nejakom čase zhorí. Zvyčajne sú hrubšie ako obvykle. Ďalej je uvedený diagram pre rôzne typy rezistorov:
Výhody tohto beztransformátorového napájacieho zdroja oproti transformátorovému napájaniu sú tieto: Je nákladovo efektívny, ľahší a menší.
Poznámky
- Urobte to na svoje vlastné riziko, je mimoriadne nebezpečné pracovať so sieťovým napájaním bez náležitých skúseností a preventívnych opatrení. Pri budovaní tohto obvodu buďte mimoriadne opatrní.
- Nenahrádzajte kondenzátor s normou X za normálny kondenzátor, inak praskne.
- Ak je potrebné väčšie výstupné napätie a výstupný prúd, použite inú hodnotu kondenzátora s hodnotami X, podľa tabuľky.
- Používajte iba odpor 1 W alebo vyšší (5 W) a Zenerovu diódu.
- Z bezpečnostných dôvodov je možné pred kondenzátor s hodnotením X, v sérii s fázovým vedením, použiť aj 1 ampérovú poistku.
- Na reguláciu napätia je možné namiesto Zenerovej diódy použiť aj IC regulátor napätia.