Het genereren van laagspanning gelijkstroom, van het 220v of 110v wisselstroomnet, is erg handig en noodzakelijk op het gebied van elektronica. Laagspannings-gelijkstroom, zoals 5v, 6v, 9v, 12v, wordt gebruikt in elektronische schakelingen, LED-lampen, speelgoed en veel huishoudelijke elektronische artikelen. Over het algemeen worden batterijen gebruikt om ze van stroom te voorzien, maar ze moeten van tijd tot tijd worden vervangen, wat niet kosteneffectief is en ook onze tijd en energie kost. Het alternatief is dus om de DC op te wekken uit het lichtnet, waarvoor er veel AC-DC-adapters beschikbaar zijn, maar welke schakelingen gebruiken ze binnenin?
De gemakkelijke en ongecompliceerde benadering is om een step-down transformator te gebruiken om de AC te verlagen, maar de nadelen van het gebruik van een transformator zijn dat ze duur zijn, zwaar van gewicht en groot van formaat. We hebben dit type AC naar DC-conversie al behandeld met behulp van Transformer in dit artikel Oplaadcircuit voor mobiele telefoons. En ja, we kunnen de hoogspanning wisselstroom ook omzetten in laagspanning gelijkstroom, zonder gebruik te maken van de transformator, dit wordt transformatorloze voeding genoemd. Het belangrijkste onderdeel van een transformatorloos voedingscircuit is een spanningsvalcondensator of X-rated condensator, die speciaal zijn ontworpen voor wisselstroom. Deze X-nominale condensator is in serie van Faselijn van AC geschakeld om de spanning te laten vallen. Dit type transformatorloze voeding wordt genoemdCondensator voeding.
X-rated condensator
Zoals vermeld zijn ze in serie verbonden met de faselijn van AC om de spanning te verlagen, ze zijn verkrijgbaar in 230v, 400v, 600v AC of hogere nominale waarden.
Hieronder vindt u de tabel voor uitgangsstroom en uitgangsspanning (zonder de belasting), met verschillende waarden van X-rated condensatoren:
|
Condensatorcode |
Condensator waarde |
Spanning |
Actueel |
|
104k |
0,1 uF |
4 v |
8 mA |
|
334k |
0,33 uF |
10 v |
22 mA |
|
474k |
0,47 uF |
12 v |
25 mA |
|
684k |
0,68 uF |
18 v |
100 mA |
|
105k |
1 uF |
24 v |
40 mA |
|
225k |
2,2 uF |
24 v |
100 mA |
Selectie van de spanningsvalcondensator is belangrijk, deze is gebaseerd op de reactantie van de condensator en de hoeveelheid stroom die moet worden afgenomen. De reactantie van de condensator wordt gegeven door onderstaande formule:
X = 1 / 2¶fC
X = reactantie van condensator
f = frequentie van AC
C = Capaciteit van X-nominale condensator
We hebben 474k gebruikt, betekent een condensator van 0.47uF en de frequentie van het AV-lichtnet is 50 Hz, dus de reactantie X is:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10-6 = 6776 ohm (ongeveer)
Nu kunnen we de stroom (I) in het circuit berekenen:
Ik = V / X = 230/6775 = 34mA
Dus dat is hoe de reactantie en stroom worden berekend.
Circuit uitleg
Circuit is eenvoudig, spanningsvalcondensator van 0.47uF is in serie geschakeld met faselijn van AC, dit is een niet-gepolariseerde condensator, dus deze kan van elke kant worden aangesloten. Een weerstand van 470 k ohm is parallel geschakeld aan de condensator om de opgeslagen stroom in de condensator te ontladen wanneer het circuit is uitgeschakeld, waardoor elektrische schokken worden voorkomen. Deze weerstand wordt Bleederweerstand genoemd.
Verdere bruggelijkrichter (combinatie van 4 diodes) is gebruikt om de negatieve helft van AC te verwijderen. Dit proces wordt de rectificatie genoemd. En een condensator van 1000uF / 50v is gebruikt voor filtratie, wat betekent dat de rimpelingen in de resulterende golf worden verwijderd. En tot slot wordt een zenerdiode van 6,2v / 1w gebruikt als spanningsregelaar. Zoals we weten, biedt dit circuit ca. 12v output (zie de tabel hierboven), dus deze zenerdiode regelt het tot ca. 6.2v spanning en laat de extra stroom terugstromen. Een andere waarde van de zenerdiode kan ook worden gebruikt voor de gewenste spanning zoals 5,1v, 8v enz. Een LED is aangesloten voor indicatie en testdoeleinden. R3 (100 ohm) wordt gebruikt als stroombegrenzende weerstand.
Gebruik een nominale weerstand van 1 Watt of hoger (5w), vooral weerstand R4. Anders zal het na enige tijd branden. Ze zijn meestal dikker dan de normale weerstand. Hieronder ziet u het diagram voor verschillende soorten weerstanden:
Voordelen van deze transformatorloze voeding ten opzichte van transformatorgebaseerde voeding zijn dat: hij kosteneffectief, lichter en kleiner is.
Opmerkingen
- Doe het op eigen risico, het is buitengewoon gevaarlijk om zonder de juiste ervaring en voorzorgsmaatregelen met wisselstroom te werken. Wees uiterst voorzichtig bij het bouwen van dit circuit.
- Vervang de X-Rated condensator niet door een normale condensator, anders zal hij barsten.
- Als er meer uitgangsspanning en uitgangsstroom nodig is, gebruik dan een andere waarde van de X-Rated condensator, volgens de tabel.
- Gebruik alleen weerstand van 1 Watt of hoger (5w) en zenerdiode.
- Een zekering van 1 ampère kan ook worden gebruikt voor de X-rated condensator, in serie met faseleiding, voor veiligheidsdoeleinden.
- IC-spanningsregelaar kan ook worden gebruikt in plaats van zenerdiode voor spanningsregeling.