Как да изчислим безтрансформаторни захранвания

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





Тази публикация обяснява как да се изчислят стойностите на резистора и кондензатора в безтрансформаторни схеми на захранване, като се използват прости формули като закона за ома.

Анализиране на захранващо захранване

Преди да научим формулата за изчисляване и оптимизиране на стойностите на резистора и кондензатора в безтрансформаторно захранване, би било важно първо да обобщим стандарт дизайн на трансформатор без трансформатор .



Позовавайки се на диаграмата, на различните участващи компоненти се присвояват следните специфични функции:

C1 е неполярният кондензатор с високо напрежение, който е въведен за намаляване на леталния ток на мрежата до желаните граници според спецификацията на товара. По този начин този компонент става изключително важен поради възложената функция за ограничаване на мрежовия ток.



D1 до D4 са конфигурирани като a мостова токоизправителна мрежа за коригиране на отстъпения променлив ток от C1, за да се направи изходът подходящ за всяко планирано DC натоварване.

Z1 е позициониран за стабилизиране на изхода до необходимите безопасни граници на напрежението.

C2 е инсталиран на филтрирайте всякакви вълни в постояннотока и да се създаде идеално чист постоянен ток за свързания товар.

R2 може да е по избор, но се препоръчва за справяне с пренапрежение на превключвателя от мрежата, въпреки че за предпочитане този компонент трябва да бъде заменен с NTC термистор.

Използвайки закона на Ом

Всички знаем как работи законът на Ом и как да го използваме за намиране на неизвестния параметър, когато другите два са известни. Въпреки това, с капацитивен тип захранване със специфични характеристики и със светодиоди, свързани към него, изчисляването на тока, спада на напрежението и LED резистора става малко объркващо.

Как да изчислим и изведем параметрите на тока, напрежението в безтрансформаторните захранвания.

След внимателно проучване на съответните модели, измислих прост и ефективен начин за решаване на горните проблеми, особено когато използваното захранване е без трансформатор или включва PPC кондензатори или реактивно съпротивление за управление на тока.

Оценка на тока в капацитивни захранвания

Обикновено а безтрансформаторно захранване ще произведе изход с много ниски стойности на тока, но с напрежения, равни на приложената AC мрежа (докато не се зареди).

Например, 1 µF, 400 V (напрежение на пробив), когато е свързано към 220 V x 1,4 = 308 V (след мост) мрежово захранване ще произведе максимум 70 mA ток и първоначално отчитане на напрежението от 308 волта.

Това напрежение обаче ще покаже много линеен спад, когато изходът се натовари и токът се изтегли от резервоара „70 mA“.

изчисляване на безтрансформаторни вериги за захранване

Знаем, че ако натоварването консумира цели 70 mA, това означава, че напрежението спада почти до нула.

Сега, тъй като този спад е линеен, можем просто да разделим първоначалното изходно напрежение с максималния ток, за да намерим спада на напрежението, който би възникнал при различни величини на токовете на натоварване.

Следователно разделянето на 308 волта на 70 mA дава 4.4V. Това е скоростта, с която напрежението ще спадне за всеки 1 mA от тока, добавен с товара.

Това означава, че ако натоварването консумира 20 mA ток, спадът на напрежението ще бъде 20 × 4,4 = 88 волта, така че изходът сега ще показва напрежение от 308 - 62,8 = 220 волта DC (след моста).

Например с a 1 вата LED свързан директно към тази верига без резистор, ще покаже напрежение, равно на спада на напрежението напред на светодиода (3.3V), това е така, защото светодиодът потъва почти целия ток, наличен от кондензатора. Въпреки това напрежението на светодиода не пада до нула, тъй като напрежението напред е максимално определеното напрежение, което може да падне през него.

От горната дискусия и анализ става ясно, че напрежението във всеки електрозахранващ блок е без значение, ако текущата способност на захранването е „относително“ ниска.

Например, ако разгледаме светодиод, той може да издържи ток от 30 до 40 mA при напрежения, близки до неговия „спад на напрежението напред“, но при по-високи напрежения този ток може да стане опасен за светодиода, така че всичко е свързано с поддържане на максималния ток равен на максималната безопасна допустима граница на товара.

Изчисляване на стойностите на резистора

Резистор за товара : Когато като товар се използва светодиод, се препоръчва да се избере кондензатор, чиято реактивно съпротивление позволява само максимално допустимия ток към светодиода, като в този случай резистор може да бъде напълно избегнат.

Ако стойност на кондензатора е голям с по-високи токови изходи, тогава вероятно, както беше обсъдено по-горе, можем да включим резистор за намаляване на тока до допустими граници.

Изчисляване на резистор за пренапрежение : Резисторът R2 в горните форми на диаграмата е включен като включен резистор на ограничител на пренапрежение. По принцип предпазва уязвимия товар от първоначалния токов удар.

По време на първоначалните периоди на включване кондензаторът C1 действа като пълно късо съединение, макар и само за няколко милисекунди, и може да позволи на всички 220V през изхода.

Това може да е достатъчно за издухване на чувствителните електронни вериги или светодиоди, свързани с захранването, което включва и стабилизиращия ценеров диод.

Тъй като ценеровият диод формира първото електронно устройство в линията, което трябва да бъде защитено от първоначалния импулс, R2 може да се изчисли според спецификациите на ценеровия диод и максимално ценеров ток , или разсейване на ценерите.

Максималният допустим ток от ценера за нашия пример ще бъде 1 ват / 12 V = 0,083 ампера.

Следователно R2 трябва да бъде = 12 / 0,083 = 144 ома

Тъй като обаче токът на пренапрежение е само за милисекунди, тази стойност може да бъде много по-ниска от тази.

Тук. ние не разглеждаме входа 310V за ценеровото изчисление, тъй като токът е ограничен до 70 mA от C1.

Тъй като R2 може ненужно да ограничава ценния ток за товара по време на нормалните операции, той в идеалния случай трябва да бъде NTC тип резистор. NTC ще се увери, че токът е ограничен само по време на първоначалния период на включване и след това пълните 70 mA могат да преминат неограничено за товара.

Изчисляване на разрядния резистор : Резисторът R1 се използва за разреждане на съхранения високоволтов заряд вътре в C1, когато веригата е изключена от мрежата.

Стойността на R1 трябва да бъде възможно най-ниска за бързо изхвърляне на C1, но разсейва минималната топлина, докато е свързана към електрическата мрежа.

Тъй като R1 може да бъде 1/4 ватов резистор, разсейването му трябва да бъде по-ниско от 0,25 / 310 = 0,0008 ампера или 0,8 mA.

Следователно R1 = 310 / 0.0008 = 387500 Ома или приблизително 390 k.

Изчисляване на 20 mA LED резистор

Пример: В показаната диаграма стойността на кондензатора произвежда 70 mA макс. ток, който е доста висок, за да може всеки LED да издържи. Използване на стандартната формула LED / резистор:

R = (захранващо напрежение VS - LED напрежение VF) / LED ток IL,
= (220 - 3,3) / 0,02 = 10,83K,

Стойността на 10.83K обаче изглежда доста огромна и би намалила значително осветяването на светодиода .... въпреки това изчисленията изглеждат напълно легитимни .... така че липсва ли нещо тук ??

Мисля, че тук напрежението '220' може да не е правилно, защото в крайна сметка светодиодът ще изисква само 3.3V .... така че защо да не приложите тази стойност в горната формула и да проверите резултатите? В случай, че сте използвали ценеров диод, тук вместо това може да се приложи ценеровата стойност.

Добре, тръгваме отново.

R = 3,3 / 0,02 = 165 ома

Сега това изглежда много по-добре.

В случай, че сте използвали, да речем 12V ценеров диод преди светодиода, формулата може да бъде изчислена, както е дадено по-долу:

R = (захранващо напрежение VS - LED напрежение VF) / LED ток IL,
= (12 - 3,3) / 0,02 = 435 ома,

Следователно стойността на резистора за управление на такъв червен светодиод безопасно ще бъде около 400 ома.

Намиране на кондензаторен ток

В целия безтрансформаторен дизайн, обсъден по-горе, C1 е един от най-важните компоненти, който трябва да бъде оразмерен правилно, така че токовият изход от него да бъде оптимизиран оптимално според спецификацията на товара.

Изборът на кондензатор с висока стойност за относително по-малък товар може да увеличи риска от прекомерен токов удар да влезе в товара и да го повреди по-рано.

Правилно изчисленият кондензатор, напротив, осигурява контролиран импулсен пренапрежение и номинално разсейване, поддържайки адекватна безопасност за свързания товар.

Използвайки закона на Ом

Размерът на тока, който може да бъде оптимално допустим чрез безтрансформаторно захранване за определен товар, може да бъде изчислен чрез използване на закона на Ом:

I = V/R

където I = ток, V = напрежение, R = съпротивление

Както обаче виждаме, в горната формула R е странен параметър, тъй като имаме работа с кондензатор като текущ ограничаващ елемент.

За да се пробие това, трябва да извлечем метод, който да преобразува текущата ограничителна стойност на кондензатора в ома или единица съпротивление, така че формулата на закона на Ом да може да бъде решена.

Изчисляване на реактивността на кондензатора

За целта първо откриваме реактивното съпротивление на кондензатора, което може да се счита за еквивалент на съпротивление на резистор.

Формулата за реактивно съпротивление е:

Xc = 1/2 (pi) fC

където Xc = реактивно съпротивление,

pi = 22/7

f = честота

C = стойност на кондензатора във Фарад

Резултатът, получен от горната формула, е в ома, който може да бъде директно заместен в споменатия по-горе закон на Ом.

Нека решим пример за разбиране на изпълнението на горните формули:

Нека да видим колко ток кондензатор 1uF може да достави към определен товар:

В ръцете ни има следните данни:

pi = 22/7 = 3.14

f = 50 Hz (мрежова AC честота)

и C = 1uF или 0.000001F

Решаването на уравнението на реактивно съпротивление с помощта на горните данни дава:

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

= Приблизително 3184 ома

Замествайки тази еквивалентна стойност на съпротивлението във формулата на закона на Ом, получаваме:

R = V/I

или I = V / R

Ако приемем, че V = 220V (тъй като кондензаторът е предназначен да работи с мрежовото напрежение.)

Получаваме:

I = 220/3184

= 0,069 ампера или приблизително 69 mA

По същия начин могат да се изчислят и други кондензатори, за да се знае техният максимален ток или капацитет.

Горната дискусия подробно обяснява как кондензаторен ток може да бъде изчислен във всяка съответна схема, особено в безтрансформаторни капацитивни захранвания.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ГОРНИЯТ ДИЗАЙН НЕ Е ИЗОЛИРАН ОТ ОСНОВНИ ВХОДИ, ЗАЩО ЦЯЛИЯТ ЕЛЕМЕНТ МОЖЕ ДА ПЛАВЕ С ЛЕТАЛНИ ВХОДНИ МАРИНИ, БЪДЕТЕ ИЗКЛЮЧИТЕЛНО ВНИМАТЕЛНИ ПРИ РАБОТА В КЛЮЧ НА ПОЗИЦИЯ.




Предишна: Една транзисторна верига за мигачи на LED Напред: Обикновена схема на хладилника на Пелтие