Бестрансформаторним джерело живлення на 24 вольта схема. Бестрансформаторним блок живлення

1. Аналіз схеми.
2. Висновок.

Наши партнеры ArtmMisto

Коли ми маємо справу з пристроями, які працюють від джерела живлення з малим напруженням, у нас зазвичай є кілька варіантів як їх живити. Крім простих, але дорогих і громіздких трансформаторів можна використовувати безтрансформаторний блок живлення.

Наприклад, можна отримати 5 вольт з 220 вольт із застосуванням резистором або використовуючи реактивний опір конденсатора. Однак, таке рішення, підходить тільки для пристроїв, які мають дуже малий струм споживання. Якщо нам потрібен більший струм, наприклад, для живлення світлодіодним ланцюга, то тут ми зіткнемося з обмеженням по продуктивності.

Якщо будь-який пристрій споживає великий струм і принципово необхідно живити його від мережі 220 вольт, тобто одне оригінальне рішення. Воно полягає у використанні для харчування тільки частини синусоїди під час її зростання і падіння, тобто в той момент, коли напруга мережі буде рівним або менше, необхідного значення.

Особливість схеми полягає в управління моментом відкриття транзистора MOSFET - VT2 (IRF830). Якщо поточне значення вхідного напруги нижче, ніж напруга стабілізації стабілітрона VD5 мінус падіння напруги на резисторі R3, то транзистор VT1 буде закритий. Завдяки цьому через резистор R4 йде позитивна напруга на транзистор VT2, в результаті чого він знаходиться у відкритому стані.

Через транзистор VT2 в даний момент протікає струм і поточне значення напруги заряджається конденсатор С2. Звичайно, напруга в мережі падає до нуля, тому необхідно в ланцюг включити діод VD7, який перешкоджає розряду конденсатора назад в схему блоку живлення.

Коли вхідна напруга мережі перевищує порогове, що проходить через стабілітрон VD5 ток призводить до відкриття транзистора VТ1. Транзистор своїм колектором шунтирует затвор транзистора VT2, в результаті VТ2 закривається. Таким чином, конденсатор С2 заряджається тільки необхідною напругою.

Потужний транзистор VТ2 відкривається тільки при низькій напрузі, так що його загальна рассеивающая потужність в схемі дуже мала. Безумовно, стабільність роботи блоку живлення залежить від керуючої напруги стабілітрона, тому, наприклад, якщо ми хочемо плекати схему з мікро контролером, то вихід необхідно доповнити невеликим.

Резистор R1 захищає ланцюг і зменшує стрибок напруги при першому включенні. Стабілітрон VD6 обмежує максимальну напругу на керуючому електроді транзистора VT2 в районі 15 вольт. Природно при перемиканні транзистора VТ2 виникають електромагнітні перешкоди. Щоб уникнути передач перешкод в електромережу, у вхідному ланцюзі використовується простий LC фільтр, що складається з L1 і С1 компонентів.

Багато радіоаматори не вважають блоки живлення без трансформаторів. Але незважаючи на це, вони використовуються досить активно. Зокрема, в охоронних пристроях, в схемах радіоуправління люстрою, навантаженнями і в багатьох інших пристроях. В даному відеоуроці розглянемо просту конструкцію такого випрямляча на на 5 вольт, 40-50 мА. Однак можна змінити схему і отримати практично будь-яку напругу.

Безтрансформаторні джерела також застосовуються в якості зарядних пристроїв і використовуються в заживлення світлодіодних світильників і в китайський ліхтариках.

Для радіоаматорів є все в цьому китайському магазині.

Аналіз схеми.

Розглянемо просту схему бестрансформаторного. Напруга від мережі 220 вольт через обмежувальний резистор, який одночасно виступає як запобіжник, йде на гасить конденсатор. На виході також мережеве напруга, але струм багаторазово знижений.

Схема бестрансформаторного випрямляча

Далі на двонапівперіодний діодний випрямляч, на його виході отримуємо постійний струм, який стабілізується за допомогою стабілізатора VD5 і згладжується конденсатором. У нашому випадку конденсатор 25 В, 100 мкФ, електролітичний. Ще один невеликий конденсатор встановлений паралельно харчуванню.

Далі воно надходить на лінійний стабілізатор напруги. В даному випадку використаний лінійний стабілізатор 7808. У схемі є невелика помилка, вихідна напруга насправді приблизно 8 В. Для чого в схемі лінійний стабілізатор, стабілітрон? На лінійні стабілізатори напруги в більшості випадків не допускається подавати на вхід напруга вище 30 В. Тому в ланцюзі потрібен стабілітрон. Номінал вихідного струму визначається більшою мірою ємністю гасить конденсатора. В даному варіанті він з ємністю 0, 33 мкФ, з розрахунковим напругою 400 В. Паралельно конденсатору встановлений рарзряжающій резистор з опором 1 МОм. Номінал всіх резисторів може бути 0, 25 або 0, 5 Вт. Даний резистор для того, щоб після виключення схеми з мережі конденсатор не тримав залишкової напруги, тобто розряджався.

Діодний міст можна зібрати з чотирьох випрямлячів на 1 А. Зворотна напруга діодів повинно бути не менше 400 В. Можна застосувати також готові діодні збірки типу КЦ405. У довіднику потрібно подивитися допустимий зворотна напруга через діодний міст . Стабілітрон бажано на 1 Вт. Напруга стабілізації цього стабілітрона повинне бути від 6 до 30 В, не більше. Струм на виході схеми залежить від номіналу даного конденсатора . При ємності в 1 мкФ струм буде в районі 70 мА. Не слід збільшувати ємність конденсатора більше 0, 5 мкФ, оскільки досить великий струм, звичайно ж, спалить стабілітрон. Дана схема хороша тим, що вона малогабаритна, можна зібрати з підручних засобів. Але недоліком є ​​те, що вона не має гальванічної розв'язки з мережею. Якщо ви збираєтеся її застосовувати, то обов'язково в закритому корпусі, щоб не доторкатися до високовольтних елементів схеми. І, звичайно ж, не варто пов'язувати з цією схемою великі надії, оскільки вихідний струм схеми невеликий. Тобто, вистачить на заживлення малопотужний пристроїв, струмом до 50 мА. Зокрема, заживлення світлодіодів і споруди світлодіодних світильників і каганців. Перший запуск обов'язково робити послідовно з'єднаної лампочкою.

В даному варіанті присутній резистор на 300 Ом, який в разі чого вийде з ладу. У нас на платі вже немає даного резистора, тому додали лампочку, яка буде трохи горіти під час роботи нашої схеми. Для того, щоб перевірити вихідну напругу, будемо використовувати самий звичайний мультиметр, вимірювач постійний 20 В. Підключаємо схему в мережу 220 В. Оскільки у нас є захисна лампочка, вона врятує ситуацію, якщо будуть якісь проблеми в схемі. Будьте особливо обережні під час роботи з високою напругою , Оскільки все-таки на схему надходить 220 В.

Висновок.

На виході 4,94, тобто майже 5 В. При струмі не більше 40-50 мА. Відмінний варіант для малопотужних світлодіодів. Можна живити від даної схеми світлодіодні лінійки, тільки при цьому замінити стабілізатор на 12-вольта, наприклад, 7812. В принципі, можна на виході отримати будь-яку напругу в межах розумного. На цьому все. Не забувайте підписатися на канал і залишати свої відгуки про подальші відеоролики.

Увага! Коли зібраний блок живлення, важливо розмістити збірку в пластиковий корпус або ретельно ізолювати всі контакти і дроти для виключення випадкового дотику до них, так як схема підключена до мережі 220 вольт і це підвищує ймовірність ураження електричним струмом! Будьте обережні і ТБ!

Пристрої на мікроконтролерах вимагають для своєї роботи постійного стабілізованого напруги величиною 3.3 - 5 Вольт. Як правило, таку напругу отримують з змінного напруги за допомогою трансформаторного джерела живлення і в найпростішому випадку він являє собою наступну схему.

Понижуючий трансформатор, діодний міст, згладжує конденсатор і лінійний / імпульсний стабілізатор. Додатково таке джерело може містити в собі запобіжник, ланцюги фільтрації, схему плавного включення, схему захисту від перевантаження і т.д.
Даний джерело живлення (при відповідному виборі компонентів) дозволяє отримувати великі струми і має гальванічну розв'язку від мережі змінного струму , Що важливо для безпечної роботи з пристроєм. Однак, таке джерело може мати великі габарити, завдяки трансформатору і фільтрує конденсаторів.
У деяких пристроях на мікроконтролерах гальванічної розв'язки від мережі не потрібно. Наприклад, якщо пристрій є герметичною блок, з яким кінцевий користувач ніяк не контактує. В цьому випадку, якщо схема споживає відносно невисокий ток (десятки міліампер), її можна живити від мережі 220 В за допомогою бестрансформаторного джерела живлення.
У цій статті ми розглянемо принцип роботи такого джерела живлення, послідовність його розрахунку та практичний досвід використання.

Резистор R1 розряджає конденсатор C1, коли схема відключена від мережі. Це потрібно для того, щоб джерело живлення не вдарив тебе струмом при дотику до вхідних контактам.
При підключенні джерела живлення до мережі, розряджений конденсатор C1 вдає із себе, грубо кажучи, провідник і через стабілітрон VD1 короткочасно протікає величезний струм, здатний вивести його з ладу. Резистор R2 обмежує кидок струму в момент включення пристрою.

"Кидок струму" в початковий момент включення схеми. Синім кольором намальовано мережеве напруга, червоним ток споживаний джерелом харчування. Для наочності графік струму збільшений в кілька разів.

Якщо ти підключиш схему до мережі в момент переходу напруги через нуль, кидка струму не буде. Але наскільки ймовірним є, що у тебе це вийде?
Будь-конденсатор чинить опір протіканню змінного струму. (За постійному струмі конденсатор являє собою обрив.) Величина цього опору залежить від частоти вхідної напруги і ємності конденсатора і може бути обчислена за формулою. Конденсатор С1 виконує роль баластного опору, на якому буде падати велика частина вхідної напруги мережі.

У тебе може виникнути резонне питання: а чому не можна поставити замість C1 звичайний резистор? Можна, але на ньому буде розсіюватися потужність, в результаті чого він буде грітися. З конденсатором цього не відбувається - активна потужність виділяється на ньому за один період напруги дорівнює нулю. У розрахунках ми торкнемося цього моменту.

Отже, на конденсаторі C1 впаде частина вхідної напруги. (Падіння напруги на резисторі R2 можна не враховувати, так як він має маленький опір.) Залишок напруга виявиться прикладеним до стабілітрону VD1.
В позитивний напівперіод вхідна напруга буде обмежуватися стабілітроном на рівні його номінальної напруги стабілізації. В негативний напівперіод вхідна напруга буде прикладатися до стабілітрону в прямому напрямку і на стабілітроні буде напруга приблизно мінус 0.7 Вольт.

Природно таке пульсує напруга не годиться для живлення мікроконтролера, тому після стабилитрона варто ланцюжок з напівпровідникового діода VD2 і електролітичного конденсатора C2. Коли напруга на стабілітроні позитивне, через діод VD2 протікає струм. У цей момент заряджається конденсатор C2 і живиться навантаження. Коли напруга на стабілітроні падає, діод VD2 закривається і конденсатор C2 віддає накопичену енергію в навантаження.
Напруга на конденсаторі C2 буде коливатися (пульсувати). В позитивний напівперіод мережевої напруги воно буде рости до значення Uст мінус напруга на VD2, в негативний напівперіод падати внаслідок розряду на навантаження. Амплітуда коливань напруги на C2 буде залежати від його ємності та струму споживаного навантаженням. Чим більше ємність конденсатора C2 і чим менше струм навантаження, тим менші за розміром будуть ці пульсації.
Якщо струм навантаження і пульсації невеликі, то після конденсатора C2 вже можна ставити навантаження, але для пристроїв на мікроконтролерах краще все-таки використовувати схему зі стабілізатором. Якщо ми правильно розрахуємо номінали всіх компонентів, то на виході стабілізатора отримаємо постійна напруга .
Схему можна поліпшити, додавши в неї діодний міст. Тоді джерело живлення буде використовувати обидва напівперіоду вхідного напруги - і позитивний, і негативний. Це дозволить при меншій ємності конденсатора C2 отримати кращі параметри по пульсаціям. Діод між стабілітроном і конденсатором з цією схемою можна виключити.

Далі буде...