แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงอย่างง่าย กำลังของตัวเก็บประจุ

พวกเขามักถามฉันว่าจะเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์หรือวงจรแรงดันต่ำชนิดใดเข้ากับ 220 โดยตรงโดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้า ความปรารถนาค่อนข้างชัดเจน - หม้อแปลงไฟฟ้าแม้แต่พัลส์ก็มีขนาดใหญ่มาก และการยัดเยียดเข้าไปในวงจรควบคุมสำหรับโคมระย้าที่อยู่ในสวิตช์โดยตรงจะไม่ทำงานไม่ว่าคุณจะต้องการมากแค่ไหนก็ตาม อาจจะแค่เจาะโพรงในผนัง แต่นั่นไม่ใช่วิธีการของเรา!

อย่างไรก็ตามมีวิธีแก้ไขที่เรียบง่ายและกะทัดรัดมาก - นี่คือตัวแบ่งตัวเก็บประจุ

จริงอยู่ แหล่งจ่ายไฟแบบคาปาซิเตอร์ไม่ได้แยกจากเครือข่าย ดังนั้นหากมีสิ่งใดสิ่งหนึ่งเกิดไฟไหม้ในนั้นอย่างกะทันหันหรือผิดพลาด มันอาจทำให้คุณถูกไฟฟ้าดูดหรือเผาอพาร์ทเมนต์ของคุณได้อย่างง่ายดาย แต่ทำให้คอมพิวเตอร์ของคุณเสียหายเพื่อสิ่งที่ดีจริงๆ ทั่วไป อุปกรณ์ ความปลอดภัยที่นี่จะต้องได้รับการเคารพมากขึ้นกว่าที่เคย - มีอธิบายไว้ท้ายบทความ โดยทั่วไปแล้ว หากฉันไม่เชื่อว่าอุปกรณ์จ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงนั้นชั่วร้าย ฉันก็คือพินอคคิโอผู้ชั่วร้ายของฉันเอง ฉันไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับมันเลย เอาล่ะ เข้าใกล้หัวข้อมากขึ้น

จำตัวหารตัวต้านทานแบบปกติได้ไหม?

ดูเหมือนว่าปัญหาคืออะไร ฉันเลือกพิกัดที่ต้องการและรับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ จากนั้นเขาก็ยืดกำไรให้ตรง แต่ไม่ใช่ทุกอย่างจะง่ายนัก - ตัวแบ่งดังกล่าวสามารถและจะสามารถให้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการได้ แต่จะไม่ให้กระแสที่ต้องการเลย เพราะ ความต้านทานสูงมาก และหากความต้านทานลดลงตามสัดส่วนกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่จะไหลผ่านพวกมันซึ่งที่แรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์จะทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนอย่างมาก - ตัวต้านทานจะร้อนขึ้นเหมือนเตาและในที่สุดก็ล้มเหลวหรือทำให้เกิดไฟไหม้

ทุกอย่างจะเปลี่ยนไปหากแทนที่ตัวต้านทานตัวใดตัวหนึ่งด้วยตัวเก็บประจุ ประเด็นก็คือ - ดังที่คุณจำได้จากบทความเกี่ยวกับตัวเก็บประจุ แรงดันและกระแสบนตัวเก็บประจุไม่ได้อยู่ในเฟส เหล่านั้น. เมื่อแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ระดับสูงสุด กระแสจะอยู่ที่ระดับต่ำสุด และในทางกลับกัน

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของเราแปรผัน ตัวเก็บประจุจะคายประจุและประจุอย่างต่อเนื่อง และลักษณะเฉพาะของประจุคายประจุของตัวเก็บประจุก็คือเมื่อมีกระแสสูงสุด (ในขณะที่ชาร์จ) จากนั้นแรงดันขั้นต่ำและในทางกลับกัน เมื่อชาร์จแล้วและแรงดันไฟฟ้าสูงสุด กระแสไฟฟ้าจะเป็นศูนย์ ดังนั้น ในสถานการณ์นี้ พลังงานความร้อนที่สูญเสียไปจากตัวเก็บประจุ (P=U*I) จะมีน้อยมาก เหล่านั้น. เขาจะไม่ทำให้เหงื่อออกด้วยซ้ำ และความต้านทานปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุคือ Xc=-1/(2pi*f*C)

การล่าถอยทางทฤษฎี

ความต้านทานในวงจรมีสามประเภท:

ใช้งานอยู่ - ตัวต้านทาน (R)
ปฏิกิริยา - ตัวเก็บประจุ (X s) และคอยล์ (X L)
ความต้านทานรวมของวงจร (อิมพีแดนซ์) Z=(R 2 +(XL +X s) 2) 1/2

ความต้านทานแบบแอคทีฟจะคงที่เสมอ และความต้านทานแบบปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับความถี่
XL =2pi*f * L
Xc=-1/(2pi*f*C)
สัญลักษณ์ของรีแอกแตนซ์ขององค์ประกอบบ่งบอกถึงลักษณะขององค์ประกอบ เหล่านั้น. ถ้ามากกว่าศูนย์แสดงว่าเป็นคุณสมบัติอุปนัย ถ้าน้อยกว่าศูนย์แสดงว่าเป็นตัวเก็บประจุ จากนี้ไปการเหนี่ยวนำสามารถชดเชยได้ด้วยความจุและในทางกลับกัน

f คือความถี่ปัจจุบัน

ดังนั้นที่กระแสตรงที่ f = 0 และ X L ของขดลวดจะเท่ากับ 0 และขดลวดจะกลายเป็นชิ้นส่วนของลวดธรรมดาที่มีความต้านทานแบบแอคทีฟเพียงตัวเดียวและ Xc ของตัวเก็บประจุจะเข้าสู่ระยะอนันต์ทำให้กลายเป็นตัวแตกหัก

ปรากฎว่าเรามีแผนภาพนี้:

เพียงเท่านี้ กระแสจะไหลไปในทิศทางเดียวผ่านไดโอดตัวหนึ่ง และอีกทิศทางหนึ่งจะไหลผ่านไดโอดตัวที่สอง เป็นผลให้ทางด้านขวาของวงจรเราไม่มีกระแสสลับอีกต่อไป แต่เป็นกระแสเร้าใจ - ครึ่งหนึ่งของคลื่นไซนัสอยด์

มาเพิ่มตัวเก็บประจุแบบปรับให้เรียบเพื่อทำให้แรงดันไฟฟ้าสงบลง ไมโครฟารัด 100 และโวลต์ 25 อิเล็กโทรไลต์:

โดยหลักการแล้วพร้อมแล้วสิ่งเดียวคือคุณต้องติดตั้งซีเนอร์ไดโอดที่กระแสจนไม่ตายเมื่อไม่มีโหลดเลยเพราะงั้นจะต้องแร็พให้ทุกคนดึงผ่าน กระแสทั้งหมดที่แหล่งจ่ายไฟสามารถให้ได้

และคุณสามารถช่วยเขาได้ด้วยความช่วยเหลือบางอย่าง ติดตั้งตัวต้านทานจำกัดกระแส จริงอยู่ซึ่งจะช่วยลดความสามารถในการโหลดของแหล่งจ่ายไฟได้อย่างมาก แต่ก็เพียงพอสำหรับเรา

กระแสไฟฟ้าที่วงจรนี้สามารถส่งได้สามารถคำนวณคร่าวๆ ได้โดยใช้สูตร:

ฉัน = 2F * C (1.41U - Uout/2)

• F คือความถี่ของเครือข่ายอุปทาน เรามี 50Hz
• ค - ความจุ
• U - แรงดันไฟฟ้าในซ็อกเก็ต
• Uout - แรงดันเอาต์พุต

สูตรนี้ได้มาจากอินทิกรัลที่แย่มากของรูปร่างของกระแสและแรงดัน โดยหลักการแล้วคุณสามารถ Google ได้ด้วยตัวเองโดยใช้คำหลัก "การคำนวณตัวเก็บประจุดับ" มีวัสดุมากมาย

ในกรณีของเราปรากฎว่า I = 100 * 0.46E-6 (1.41*U - Uout/2) = 15mA

มันไม่ได้ดูหรูหรามากนัก แต่มันก็เกินพอสำหรับอินเทอร์เฟซออปติคอล MK+TSOP+ ที่จะใช้งานได้ และมักจะไม่ต้องการมากกว่านี้

เพิ่มคอนเดนเซอร์สองสามตัวเพื่อการกรองพลังงานเพิ่มเติม และคุณสามารถใช้:

หลังจากนั้นฉันก็แกะสลักและบัดกรีทุกอย่างตามปกติ:

โครงการนี้ได้รับการทดสอบหลายครั้งและใช้งานได้ดี ครั้งหนึ่งฉันเคยยัดมันเข้าไปในระบบควบคุมการทำความร้อนด้วยกระจกความร้อน มีพื้นที่ขนาดเท่ากล่องไม้ขีด และรับประกันความปลอดภัยด้วยการกระจกทั้งบล็อก

ความปลอดภัย

ในโครงการนี้ ไม่มีการแยกแรงดันไฟฟ้าจากวงจรจ่ายไฟซึ่งหมายถึงวงจร อันตรายมากในแง่ของความปลอดภัยทางไฟฟ้า

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้แนวทางที่มีความรับผิดชอบอย่างยิ่งในการติดตั้งและการเลือกส่วนประกอบ และยังต้องจัดการอย่างระมัดระวังและรอบคอบเมื่อตั้งค่า

ขั้นแรก ให้สังเกตว่าพินตัวใดตัวหนึ่งไปที่ GND โดยตรงจากซ็อกเก็ต ซึ่งหมายความว่าอาจมีเฟสอยู่ ขึ้นอยู่กับวิธีการเสียบปลั๊กเข้ากับเต้ารับ

ดังนั้นควรปฏิบัติตามกฎหลายข้ออย่างเคร่งครัด:

• 1. พิกัดจะต้องตั้งค่าโดยมีระยะขอบสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตัวเก็บประจุ ฉันมีอันหนึ่ง 400 โวลต์ แต่นี่คืออันที่มีอยู่ จะดีกว่าไหมถ้าเป็น 600 โวลต์ เพราะ... ในเครือข่ายไฟฟ้าบางครั้งมีแรงดันไฟกระชากสูงกว่าค่าที่ระบุมาก เนื่องจากความเฉื่อยของแหล่งจ่ายไฟมาตรฐานจึงสามารถอยู่รอดได้อย่างง่ายดาย แต่ตัวเก็บประจุสามารถทะลุผ่านได้ - ลองจินตนาการถึงผลที่ตามมาสำหรับตัวคุณเอง คงจะดีถ้าไม่มีไฟ
• 2. วงจรนี้จะต้องแยกออกจากสิ่งแวดล้อมอย่างระมัดระวัง เคสที่เชื่อถือได้เพื่อไม่ให้มีอะไรหลุดออกมา หากติดตั้งวงจรไฟฟ้าเข้ากับผนัง ไม่ควรสัมผัสผนัง โดยทั่วไป เราบรรจุสิ่งของทั้งหมดลงในพลาสติกอย่างแน่นหนา จากนั้นทำให้กลายเป็นแก้วและฝังไว้ที่ระดับความลึก 20 เมตร :))))))
• 3. เมื่อตั้งค่า ห้ามสัมผัสองค์ประกอบโซ่ใดๆ ด้วยมือของคุณ อย่าปล่อยให้ความจริงที่ว่าเอาต์พุตมี 5 โวลต์ทำให้คุณมั่นใจ เนื่องจากห้าโวลต์จึงมีความสัมพันธ์กับตัวมันเองโดยเฉพาะ แต่เมื่อเทียบกับสิ่งแวดล้อมแล้วยังมี 220 เท่าเดิม
• 4. หลังจากตัดการเชื่อมต่อแล้ว ขอแนะนำอย่างยิ่งให้คลายประจุตัวเก็บประจุดับ เพราะ ยังคงมีประจุอยู่ที่ 100-200 โวลต์และหากคุณเผลอเอาหัวไปผิดที่ผิดที่ มันจะกัดนิ้วของคุณอย่างเจ็บปวด ไม่น่าจะเป็นอันตรายถึงชีวิต แต่ก็ไม่ใช่ประสบการณ์ที่น่าพอใจนัก และความไม่คาดคิดอาจทำให้เกิดปัญหาได้
• 5. หากใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ให้แฟลชเฟิร์มแวร์เมื่อตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายโดยสมบูรณ์เท่านั้น นอกจากนี้จะต้องปิดเครื่องโดยการถอดปลั๊กออกจากเต้ารับ หากยังไม่เสร็จสิ้น มีโอกาสเกือบ 100% คอมพิวเตอร์จะถูกฆ่า และน่าจะทั้งหมดนั้น
• 6. เช่นเดียวกับการสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ ด้วยแหล่งจ่ายไฟดังกล่าวห้ามมิให้เชื่อมต่อผ่าน USART ห้ามมิให้รวมกราวด์

หากคุณยังต้องการสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ของคุณ ให้ใช้อินเทอร์เฟซที่อาจแยกจากกัน ตัวอย่างเช่น ช่องวิทยุ การส่งสัญญาณอินฟราเรด หรือที่เลวร้ายที่สุด แบ่ง RS232 ออกเป็นสองส่วนแยกกันด้วยออปโตคัปเปลอร์

ให้ผลกำไรมากกว่าและง่ายกว่าในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและวิทยุแรงดันต่ำจากแหล่งจ่ายไฟหลัก อุปกรณ์จ่ายไฟของหม้อแปลงไฟฟ้าเหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งนี้เนื่องจากปลอดภัยในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ความสนใจในอุปกรณ์จ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง (BTBP) ที่มีแรงดันเอาต์พุตที่เสถียรไม่ได้ลดลง สาเหตุหนึ่งคือความซับซ้อนในการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้า แต่สำหรับ BTBP นั้นไม่จำเป็น - จำเป็นต้องมีการคำนวณที่ถูกต้องเท่านั้น แต่นี่คือสิ่งที่ทำให้ช่างไฟฟ้ามือใหม่ที่ไม่มีประสบการณ์กลัว บทความนี้จะช่วยคุณในการคำนวณและอำนวยความสะดวกในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง

แผนภาพแบบง่ายของ BPTP จะแสดงในรูปที่ 1 1. ไดโอดบริดจ์ VD1 เชื่อมต่อกับเครือข่ายผ่านก๊าซตัวเก็บประจุดับ C ซึ่งเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับหนึ่งในเส้นทแยงมุมของสะพาน อีกเส้นทแยงมุมของสะพานใช้สำหรับโหลดของบล็อก - ตัวต้านทาน R n ตัวเก็บประจุตัวกรอง C f และซีเนอร์ไดโอด VD2 เชื่อมต่อขนานกับโหลด

การคำนวณแหล่งจ่ายไฟเริ่มต้นด้วยการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้า U n บนโหลดและความแรงของกระแส I n บริโภคโดยโหลด ยิ่งความจุของตัวเก็บประจุ C มากเท่าใด ความสามารถด้านพลังงานของ BPTP ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

การคำนวณความจุ

ตารางแสดงข้อมูลเกี่ยวกับความจุ X c ของตัวเก็บประจุ C ที่ดับที่ความถี่ 50 Hz และค่าเฉลี่ยของกระแส I cf ที่ส่งผ่านโดยตัวเก็บประจุ C ที่ดับซึ่งคำนวณสำหรับกรณีที่ R n = 0 นั่นคือด้วย การลัดวงจรของโหลด (ท้ายที่สุดแล้ว BTBP ไม่ไวต่อโหมดการทำงานที่ผิดปกตินี้ และนี่ก็เป็นข้อได้เปรียบที่เหนือกว่าแหล่งจ่ายไฟของหม้อแปลงอีกประการหนึ่ง)

ค่าความจุอื่น ๆ X s (เป็นกิโลโอห์ม) และค่ากระแสเฉลี่ย I sr (เป็นมิลลิแอมป์) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

เครื่องดับเพลิง C คือความจุของตัวเก็บประจุดับในไมโครฟารัด

หากเราไม่รวมซีเนอร์ไดโอด VD2 แรงดันไฟฟ้า U n บนโหลดและกระแส I n ผ่านจะขึ้นอยู่กับโหลด R n ง่ายต่อการคำนวณพารามิเตอร์เหล่านี้โดยใช้สูตร:

U n - เป็นโวลต์, R n และ X n - เป็นกิโลโอห์ม, I n - เป็นมิลลิแอมแปร์, ก๊าซ C - เป็นไมโครฟารัด (สูตรด้านล่างใช้หน่วยวัดเดียวกัน)

เมื่อความต้านทานโหลดลดลง แรงดันไฟฟ้าที่โหลดก็ลดลงเช่นกัน และเป็นไปตามการพึ่งพาแบบไม่เชิงเส้น แต่กระแสที่ไหลผ่านโหลดจะเพิ่มขึ้นแม้ว่าจะเล็กน้อยมากก็ตาม ตัวอย่างเช่นการลดลงของ R n จาก 1 เป็น 0.1 kOhm (10 เท่าพอดี) นำไปสู่ความจริงที่ว่า U n ลดลง 9.53 เท่าและกระแสผ่านโหลดเพิ่มขึ้นเพียง 1.05 เท่า เสถียรภาพกระแสไฟ "อัตโนมัติ" นี้ทำให้ BTBP แตกต่างจากแหล่งจ่ายไฟของหม้อแปลง

กำลัง Рн ที่โหลด คำนวณโดยสูตร:

เมื่อ Rn ลดลง ก็จะลดลงเกือบเท่ากับ Un สำหรับตัวอย่างเดียวกัน กำลังไฟฟ้าที่ใช้โดยโหลดจะลดลง 9.1 เท่า

เนื่องจากกระแส I n ของโหลดที่มีค่าความต้านทานค่อนข้างน้อย R n และแรงดันไฟฟ้า U n จึงเปลี่ยนแปลงน้อยมากในทางปฏิบัติจึงค่อนข้างยอมรับได้ที่จะใช้สูตรโดยประมาณ:

ด้วยการคืนค่าซีเนอร์ไดโอด VD2 เราจะได้รับแรงดันไฟฟ้า U n ที่ระดับ U st ซึ่งเป็นค่าคงที่ในทางปฏิบัติสำหรับซีเนอร์ไดโอดแต่ละตัว และด้วยภาระเล็กน้อย (ความต้านทานสูง R n) ความเท่าเทียมกัน U n = U st

การคำนวณความต้านทานโหลด

R n สามารถลดลงได้มากเพียงใดเพื่อให้ความเท่าเทียมกัน U n = U st ใช้ได้? ตราบใดที่ความไม่เท่าเทียมกันยังคงอยู่:

ดังนั้นหากความต้านทานโหลดน้อยกว่า Rn ที่คำนวณได้ แรงดันไฟฟ้าบนโหลดจะไม่เท่ากับแรงดันเสถียรภาพอีกต่อไป แต่จะน้อยกว่าเล็กน้อยเนื่องจากกระแสผ่านซีเนอร์ไดโอด VD2 จะหยุดลง

การคำนวณกระแสที่อนุญาตผ่านซีเนอร์ไดโอด

ตอนนี้เรามาดูกันว่ากระแส I n จะไหลผ่านโหลด R n และกระแสใดที่จะไหลผ่านซีเนอร์ไดโอด VD2 เป็นที่ชัดเจนว่า

เมื่อความต้านทานโหลดลดลง พลังงานที่ใช้ P n =I n U n =U 2 st /R n จะเพิ่มขึ้น แต่พลังงานเฉลี่ยที่ใช้โดย BPTP นั้นเท่ากับ

ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากระแส I cf แยกออกเป็นสอง - I n และ I st - และขึ้นอยู่กับความต้านทานโหลดจะถูกกระจายใหม่ระหว่าง R n และซีเนอร์ไดโอด VD2 และเพื่อให้ความต้านทานโหลดลดลง R n กระแสที่ไหลผ่านไดโอดซีเนอร์น้อยลงและในทางกลับกัน ซึ่งหมายความว่าหากโหลดน้อย (หรือขาดหายไปโดยสิ้นเชิง) ซีเนอร์ไดโอด VD2 จะอยู่ในสภาพที่ยากลำบากที่สุด นั่นคือเหตุผลที่ไม่แนะนำให้ถอดโหลดออกจาก BPTP มิฉะนั้นกระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวได้

ค่าแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายคือ 220·√2=311(V) ค่าพัลส์ของกระแสในวงจรถ้าเราละเลยตัวเก็บประจุ C f ก็สามารถเข้าถึงได้

ดังนั้นซีเนอร์ไดโอด VD2 จะต้องทนต่อกระแสพัลส์นี้ได้อย่างน่าเชื่อถือในกรณีที่โหลดขาดโดยไม่ตั้งใจ เราไม่ควรลืมเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าเกินที่อาจเกิดขึ้นในเครือข่ายไฟส่องสว่างซึ่งมีค่าเท่ากับ 20...25% ของค่าที่ระบุและคำนวณกระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดเมื่อโหลดปิดอยู่ โดยคำนึงถึงปัจจัยการแก้ไขที่ 1.2 ..1.25.

หากไม่มีซีเนอร์ไดโอดอันทรงพลัง

เมื่อไม่มีซีเนอร์ไดโอดที่มีกำลังไฟที่เหมาะสม ก็สามารถเปลี่ยนมาใช้อะนาล็อกไดโอด-ทรานซิสเตอร์ได้อย่างสมบูรณ์ แต่ควรสร้าง BTBP ตามรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 1 2. ที่นี่กระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอด VD2 จะลดลงตามสัดส่วนของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสคงที่ของฐานของทรานซิสเตอร์ n-p-n อันทรงพลัง VT1 แรงดันไฟฟ้าของอะนาล็อก UCT จะสูงกว่า Ust ของซีเนอร์ไดโอด VD2 กำลังต่ำสุดประมาณ 0.7V หากทรานซิสเตอร์ VT1 เป็นซิลิคอน หรือประมาณ 0.3V หากเป็นเจอร์เมเนียม

นอกจากนี้ยังใช้ทรานซิสเตอร์โครงสร้าง p-n-p ได้ที่นี่ อย่างไรก็ตาม จะใช้วงจรดังแสดงในรูปที่ 1 3.

การคำนวณบล็อกครึ่งคลื่น

นอกเหนือจากวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแล้ว บางครั้งยังใช้วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นที่ง่ายที่สุดใน BTBP (รูปที่ 4) ในกรณีนี้โหลด Rn นั้นใช้พลังงานจากกระแสสลับครึ่งรอบที่เป็นบวกเท่านั้นและกระแสลบจะผ่านไดโอด VD3 โดยข้ามโหลด ดังนั้นกระแสเฉลี่ย I cf ผ่านไดโอด VD1 จะเท่ากับครึ่งหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าเมื่อคำนวณบล็อกแทนที่จะเป็น X c คุณควรใช้ความต้านทาน 2 เท่าเท่ากับ

และกระแสเฉลี่ยที่มีโหลดลัดวงจรจะเท่ากับ 9.9 πС เครื่องดับเพลิง = 31.1 С เครื่องดับเพลิง การคำนวณเพิ่มเติมของ BPTP เวอร์ชันนี้ดำเนินการในลักษณะเดียวกับกรณีก่อนหน้าโดยสิ้นเชิง

การคำนวณแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุดับ

เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าที่แรงดันไฟฟ้าเครือข่าย 220V แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของตัวเก็บประจุดับ C ควรมีอย่างน้อย 400V นั่นคือ โดยมีระยะขอบประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์สัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายแอมพลิจูด เนื่องจาก 1.3·311=404( วี) อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีที่สำคัญที่สุด แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดควรเป็น 500 หรือ 600V

และต่อไป. เมื่อเลือกตัวเก็บประจุ C ที่เหมาะสมควรคำนึงถึงว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ตัวเก็บประจุประเภท MBM, MBPO, MBGP, MBGTs-1, MBGTs-2 ใน BTBP เนื่องจากไม่ได้ออกแบบมาเพื่อทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ที่มีค่าแรงดันไฟฟ้าแอมพลิจูดเกิน 150V

ตัวเก็บประจุที่เชื่อถือได้มากที่สุดใน BTBP คือ MBGCh-1, MBGCh-2 ที่มีแรงดันไฟฟ้า 500V (จากเครื่องซักผ้าเก่า, หลอดฟลูออเรสเซนต์ ฯลฯ ) หรือ KBG-MN, KBG-MP แต่มีแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 1,000V

ตัวเก็บประจุกรอง

ความจุของตัวเก็บประจุตัวกรอง C f นั้นยากต่อการคำนวณเชิงวิเคราะห์ ดังนั้นจึงเลือกทดลอง โดยประมาณ ควรสันนิษฐานว่าสำหรับแต่ละมิลลิแอมป์ของกระแสไฟฟ้าเฉลี่ยที่ใช้ไป จะต้องใช้เวลาอย่างน้อย 3...10 μF ของความจุนี้ ถ้าตัวเรียงกระแส BTBP เป็นคลื่นเต็ม หรือ 10...30 μF ถ้าเป็น ครึ่งคลื่น

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของตัวเก็บประจุออกไซด์ที่ใช้ C f ต้องมีอย่างน้อย U st และหากไม่มีซีเนอร์ไดโอดใน BTBP และโหลดเปิดอยู่ตลอดเวลา แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของตัวเก็บประจุตัวกรองจะต้องเกินค่า:

หากไม่สามารถเปิดโหลดได้อย่างต่อเนื่องและไม่มีซีเนอร์ไดโอด แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุตัวกรองควรมากกว่า 450V ซึ่งยอมรับได้ยากเนื่องจากตัวเก็บประจุ C f มีขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ควรเชื่อมต่อโหลดอีกครั้งหลังจากตัดการเชื่อมต่อ BTBP จากเครือข่ายเท่านั้น

และนั่นไม่ใช่ทั้งหมด

ขอแนะนำให้เสริมตัวเลือก BTBP ที่เป็นไปได้ด้วยตัวต้านทานเสริมอีกสองตัว หนึ่งในนั้นคือความต้านทานที่สามารถอยู่ในช่วง 300 kOhm...1 MOhm เชื่อมต่อแบบขนานกับเครื่องดับเพลิง C ของตัวเก็บประจุ จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานนี้เพื่อเร่งการคายประจุของตัวเก็บประจุ C หลังจากถอดอุปกรณ์ออกจากเครือข่าย อีกอัน - บัลลาสต์ - ที่มีความต้านทาน 10...51 โอห์มเชื่อมต่อกับการแตกหักของสายไฟเครือข่ายเส้นใดเส้นหนึ่งเช่นอนุกรมกับเครื่องดับเพลิงตัวเก็บประจุ C ตัวต้านทานนี้จะจำกัดกระแสผ่านไดโอดของบริดจ์ VD1 เมื่อ BTBP เชื่อมต่อกับเครือข่าย กำลังกระจายของตัวต้านทานทั้งสองต้องมีอย่างน้อย 0.5 W ซึ่งจำเป็นเพื่อรับประกันการพังทลายของพื้นผิวของตัวต้านทานเหล่านี้เนื่องจากไฟฟ้าแรงสูง เนื่องจากตัวต้านทานแบบบัลลาสต์ ซีเนอร์ไดโอดจะถูกโหลดน้อยลง แต่พลังงานเฉลี่ยที่ BTBP ใช้จะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ต้องใช้ไดโอดอะไร

ฟังก์ชั่นของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น BTBP ตามวงจรในรูปที่ 1 1...3 สามารถทำได้โดยชุดไดโอดของซีรีส์ KTs405 หรือ KTs402 ที่มีดัชนีตัวอักษร Ж หรือ И หากกระแสเฉลี่ยไม่เกิน 600 mA หรือด้วยดัชนี A, B หากค่าปัจจุบันถึง 1 A สี่ ไดโอดแยกที่เชื่อมต่อตามวงจรบริดจ์ เช่น ซีรีส์ KD105 ที่มีดัชนี B, V หรือ G, D226 B หรือ V - สูงถึง 300 mA, KD209 A, B หรือ V - สูงถึง 500...700 mA, KD226 V, G หรือ D - สูงถึง 1.7 A .

ไดโอด VD1 และ VD3 ใน BTBP ตามแผนภาพในรูป 4 อาจเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งข้างต้นก็ได้ อนุญาตให้ใช้ชุดไดโอดสองตัว KD205K V, G หรือ D สำหรับกระแสสูงถึง 300 mA หรือ KD205 A, V, Zh หรือ I - สูงถึง 500 mA

และสิ่งสุดท้ายอย่างหนึ่ง แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงรวมถึงอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่นั้นเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย AC! ดังนั้นจึงต้องหุ้มฉนวนจากภายนอกอย่างน่าเชื่อถือเช่นวางไว้ในกล่องพลาสติก นอกจากนี้ห้ามมิให้ "กราวด์" เทอร์มินัลใด ๆ ของพวกเขาโดยเด็ดขาดรวมถึงเปิดเคสเมื่อเปิดอุปกรณ์

วิธีการที่นำเสนอสำหรับการคำนวณ BPTP ได้รับการทดสอบโดยผู้เขียนในทางปฏิบัติเป็นเวลาหลายปี การคำนวณทั้งหมดดำเนินการตามข้อเท็จจริงที่ว่า BPTP นั้นเป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบพาราเมตริกโดยพื้นฐานแล้วซึ่งบทบาทของตัว จำกัด กระแสจะดำเนินการโดยตัวเก็บประจุดับ

นิตยสาร "SAM" ฉบับที่ 5, 2541

เมื่อเราต้องจัดการกับอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยแหล่งพลังงานแรงดันต่ำ เรามักจะมีตัวเลือกมากมายสำหรับวิธีการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เหล่านั้น นอกจากหม้อแปลงที่เรียบง่าย แต่มีราคาแพงและเทอะทะแล้วคุณยังสามารถใช้ได้อีกด้วย แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง.

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถรับไฟ 5 โวลต์จาก 220 โวลต์โดยใช้ตัวต้านทานการดับไฟหรือใช้รีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุ อย่างไรก็ตาม โซลูชันนี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้กระแสไฟต่ำมากเท่านั้น หากเราต้องการกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เช่น เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจร LED เราก็จะพบกับข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ

หากอุปกรณ์ใดใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนมากและจำเป็นต้องจ่ายไฟจากเครือข่าย 220 โวลต์โดยพื้นฐานแสดงว่ามีวิธีแก้ไขปัญหาดั้งเดิมวิธีหนึ่ง ประกอบด้วยการใช้คลื่นไซน์เพียงบางส่วนเป็นพลังงานระหว่างขึ้นลง กล่าวคือ ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายเท่ากับหรือน้อยกว่าค่าที่ต้องการ

คำอธิบายการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง

ลักษณะเฉพาะของวงจรคือการควบคุมโมเมนต์การเปิดของทรานซิสเตอร์ MOSFET - VT2 (IRF830) หากค่าปัจจุบันของแรงดันไฟหลักอินพุตต่ำกว่าแรงดันเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด VD5 ลบด้วยแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R3 ทรานซิสเตอร์ VT1 จะถูกปิด ด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าบวกจึงไหลผ่านตัวต้านทาน R4 ไปยังทรานซิสเตอร์ VT2 ซึ่งส่งผลให้อยู่ในสถานะเปิด

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านทรานซิสเตอร์ VT2 ในขณะนี้ และค่าปัจจุบันของแรงดันไฟหลักจะประจุตัวเก็บประจุ C2 แน่นอนว่าแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายลดลงเหลือศูนย์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องรวมไดโอด VD7 ไว้ในวงจร ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ตัวเก็บประจุคายประจุกลับเข้าสู่วงจรจ่ายไฟ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายอินพุตเกินเกณฑ์ กระแสที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอด VD5 จะทำให้ทรานซิสเตอร์ VT1 เปิด ทรานซิสเตอร์ที่มีตัวสะสมจะข้ามประตูของทรานซิสเตอร์ VT2 ส่งผลให้ VT2 ปิดลง ดังนั้นตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการเท่านั้น

ทรานซิสเตอร์กำลัง VT2 เปิดเฉพาะที่แรงดันไฟฟ้าต่ำเท่านั้น ดังนั้นการกระจายพลังงานทั้งหมดในวงจรจึงมีน้อยมาก แน่นอนเสถียรภาพของแหล่งจ่ายไฟขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าควบคุมของซีเนอร์ไดโอดดังนั้นตัวอย่างเช่นหากเราต้องการจ่ายไฟให้กับวงจรด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ก็จะต้องเสริมเอาต์พุตด้วยเอาต์พุตขนาดเล็ก

ตัวต้านทาน R1 ช่วยปกป้องวงจรและลดแรงดันไฟกระชากเมื่อเปิดเครื่องครั้งแรก ซีเนอร์ไดโอด VD6 จำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดบนอิเล็กโทรดควบคุมของทรานซิสเตอร์ VT2 ไว้ที่ประมาณ 15 โวลต์ โดยธรรมชาติแล้วเมื่อเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ VT2 จะเกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อหลีกเลี่ยงการส่งเสียงรบกวนไปยังโครงข่ายไฟฟ้า จึงใช้ตัวกรอง LC อย่างง่ายที่ประกอบด้วยส่วนประกอบ L1 และ C1 ในวงจรอินพุต

สำหรับวงจรวิทยุ-อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ที่จำเป็น แหล่งจ่ายไฟ. และหากอุปกรณ์ตัวหนึ่งสามารถทำงานได้โดยตรงจากเครือข่าย อุปกรณ์อื่นๆ ก็ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน: สำหรับวงจรไมโครดิจิทัล โดยปกติจะเป็น +5V (สำหรับตรรกะ TTL) หรือ +7..9V (สำหรับเทคโนโลยี CMOS)
อย่างไรก็ตามมันคืออะไร: คุณสามารถอ่าน TTL และ CMOS ได้
สำหรับของเล่นต่างๆ โดยปกติจะต้องใช้ +5...12V สำหรับจ่ายไฟ LED +3..+5V, สำหรับแอมป์ทั่วไป...

โดยทั่วไปแล้วคำถามเกิดขึ้นไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง การผลิตแหล่งพลังงานและไม่ใช่แค่แหล่งกำเนิดเท่านั้น แต่ยังเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง เช่น แรงดันและกระแสที่ต้องการที่เอาต์พุต การมีการป้องกัน และอื่นๆ

เรามีหมวดหมู่แยกต่างหากสำหรับแหล่งจ่ายไฟซึ่งเรียกว่า แหล่งจ่ายไฟ(วัสดุในหมวดหมู่) เราจะพิจารณาตัวเลือกที่ง่ายที่สุดที่นี่ แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงสำหรับผลิตภัณฑ์ง่ายๆที่สามารถทำได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่นาที นี่คือแผนภาพของเขา:

แน่นอนว่าพลังของแหล่งกำเนิดดังกล่าวมีน้อยและสามารถใช้ได้กับวงจรที่ง่ายที่สุดเท่านั้น แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือมีความเสถียร

มันคือ "+" วงจรไมโครสำหรับแรงดันลบมีเครื่องหมาย 79XX

ในแผนภาพด้านบน แรงดันไฟขาออกคือ +5V (ตามประเภทของ Krenka ที่ใช้) แต่หากจำเป็น สามารถเปลี่ยนได้โดยการติดตั้งไมโครวงจรอื่น
เฉพาะในกรณีนี้คุณจะต้องใส่ใจกับซีเนอร์ไดโอดที่อินพุต: ต้องเลือกเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตและเอาต์พุตของ KREN มีความแตกต่างอย่างน้อย 2V

นั่นไม่ใช่ทั้งหมด: แม้จะใช้ไมโครวงจรที่มีแรงดันเอาต์พุตมาตรฐาน แต่หากจำเป็น คุณยังสามารถเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุตได้เล็กน้อย (เช่น รับ 7.5V หรือ 6.5) ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องเพิ่มวงจรไดโอดหรือซีเนอร์ไดโอดเพิ่มเติมให้กับไมโครวงจรและคุณสามารถอ่านวิธีการทำเช่นนี้ได้

แม้แต่แหล่งพลังงานธรรมดา ๆ ก็สามารถ "เพิ่มพลัง" ได้เล็กน้อยนั่นคือสามารถรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ในโหลด แต่จำเป็นต้องแนะนำตัวต้านทานบัลลาสต์เพิ่มเติมที่อินพุต ตัวอย่างเช่นนี่คือแผนภาพของแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงซึ่งมีแรงดันเอาต์พุตอยู่ที่ +12V

แหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลงพร้อมตัวเก็บประจุดับมีความสะดวกในความเรียบง่ายมีขนาดและน้ำหนักน้อย แต่ไม่สามารถใช้ได้เสมอไปเนื่องจากการเชื่อมต่อไฟฟ้าของวงจรเอาต์พุตกับเครือข่าย 220 V

ในแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง ตัวเก็บประจุและโหลดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วที่เชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะมีพฤติกรรมเหมือนกับตัวต้านทาน แต่จะไม่กระจายพลังงานที่ดูดซับไปเป็นความร้อนต่างจากตัวต้านทาน

ในการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุดับจะใช้สูตรต่อไปนี้:

C คือความจุของตัวเก็บประจุบัลลาสต์ (F); Ieff - กระแสโหลดที่มีประสิทธิภาพ f คือความถี่ของแรงดันไฟฟ้าอินพุต Uc (Hz) Uc - แรงดันไฟฟ้าขาเข้า (V); แรงดันไฟฟ้าที่ไม่โหลด (V)

เพื่อความสะดวกในการคำนวณ คุณสามารถใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์ได้

การออกแบบแหล่งกำเนิดและอุปกรณ์ที่ไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากอุปกรณ์เหล่านั้นจะต้องแยกความเป็นไปได้ในการสัมผัสตัวนำใด ๆ ระหว่างการทำงาน ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับฉนวนส่วนควบคุม

• บทความที่คล้ายกัน

• - การใช้แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน (op-amps) ในอุปกรณ์พกพาทำให้เกิดปัญหาในทันทีว่าจะจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เหล่านี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าสองขั้วที่ +15 V ทันที คำถามที่คล้ายกันเกิดขึ้นเนื่องจากในวัสดุอ้างอิงพารามิเตอร์ของ op-amps ส่วนใหญ่จะได้รับโดยเฉพาะ สำหรับแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้และอีกหลายอย่าง...
• - เนื่องจากจำเป็นต้องมั่นใจในความแข็งแรงทางไฟฟ้า ขนาดและน้ำหนักของหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงจึงมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นจึงสะดวกกว่าที่จะใช้ตัวคูณแรงดันไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟแรงสูงแรงต่ำ ตัวคูณแรงดันไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของวงจรเรียงกระแสที่มี...
• - ตัวรับสัญญาณสามารถปรับได้ในช่วง 70...150 MHz โดยไม่ต้องเปลี่ยนค่าขององค์ประกอบการปรับแต่ง ความไวที่แท้จริงของเครื่องรับคือประมาณ 0.3 µV แรงดันไฟฟ้าคือ 9 V ควรสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าของ MC3362 คือ 2...7 V และ MC34119 คือ 2...12 V ดังนั้น MC3362 ขับเคลื่อนผ่าน...
• - ในการคำนวณโคลงตามกฎจะใช้เพียงสองพารามิเตอร์เท่านั้น - Ust (แรงดันเสถียรภาพ), Ist (กระแสเสถียรภาพ) โดยมีเงื่อนไขว่ากระแสโหลดเท่ากับหรือน้อยกว่ากระแสเสถียรภาพ สำหรับการคำนวณค่าโคลงอย่างง่าย เราจะใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้เป็นตัวอย่าง: อินพุต...
• - เครื่องรับได้รับการออกแบบให้รับสัญญาณในช่วง DV (150 kHz...300 kHz) คุณสมบัติหลักของเครื่องรับคือเสาอากาศซึ่งมีความเหนี่ยวนำสูงกว่าเสาอากาศแม่เหล็กทั่วไป ทำให้สามารถใช้ความจุของตัวเก็บประจุปรับแต่งในช่วง 4...20pF ได้ และตัวรับสัญญาณดังกล่าวก็มี...