Generering av lavspenningsstrøm fra 220V eller 110V vekselstrøm er veldig nyttig og nødvendig innen elektronikk. Lavspennings DC, som 5v, 6v, 9v, 12v, brukes i elektronikkretser, LED-pærer, leker og mange husholdningselektronikkartikler. Generelt brukes batterier til å drive dem, men de må byttes ut fra tid til annen, noe som ikke er kostnadseffektivt og som også tar tid og energi. Så alternativet er å generere DC fra AC-strømnettet, som det er mange AC-DC-adaptere tilgjengelig for, men hvilke kretser bruker de inne?
Den enkle og rett frem tilnærmingen er å bruke nedstrømstransformator for å senke vekselstrømmen, men ulempene ved å bruke transformator er at de er dyre i pris, tunge i vekt og store. Vi har allerede dekket denne typen AC til DC-konvertering, ved hjelp av Transformer i denne artikkelen Cell Phone Charger Circuit. Og ja, vi kan også konvertere høyspenningsstrøm til lavspenningsstrøm uten å bruke transformatoren, dette kalles transformerfri strømforsyning. Hovedkomponenten i en transformatorfri strømforsyningskrets er spenningsfallkondensator eller X-klassifisert kondensator, som er spesielt designet for strømnettet. Denne kondensatoren med X-karakter er koblet i serie med faselinje av vekselstrøm for å slippe spenningen. Denne typen transformator mindre strømforsyning kallesKondensator strømforsyning.
X-vurdert kondensator
Som nevnt er de koblet i serie med faseledning av AC for å senke spenningen, de er tilgjengelige i 230v, 400v, 600v AC eller høyere klassifiseringer.
Nedenfor er tabellen for utgangsstrøm og utgangsspenning (uten belastning), av forskjellige verdier av X-klassifiserte kondensatorer:
|
Kondensatorkode |
Kondensatorverdi |
Spenning |
Strøm |
|
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 |
Valg av spenningsfallkondensator er viktig, det er basert på reaktans av kondensator og mengden strøm som skal trekkes ut. Kondensatorens reaktans er gitt ved formelen nedenfor:
X = 1/2¶fC
X = kondensatorens reaktans
f = frekvens av vekselstrøm
C = Kapasitans av X-nominell kondensator
Vi har brukt 474k betyr 0,47uF kondensator og frekvensen til AV-strømnettet er 50 Hz, så reaktansen X er:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10-6 = 6776 ohm (ca.)
Nå kan vi beregne strømmen (I) i kretsen:
I = V / X = 230/6775 = 34mA
Så det er slik Reaktans og strøm beregnes.
Kretsforklaring
Kretsen er enkel, spenningsfallkondensator på 0,47uF er koblet i serie med faselinje av vekselstrøm, dette er en ikke-polarisert kondensator slik at den kan kobles fra hvilken som helst side. En 470k ohm motstand er koblet parallelt til kondensatoren, for å avlaste den lagrede strømmen i kondensatoren når kretsen er slått av, og forhindrer dermed elektrisk støt. Denne motstanden kalles Bleeder-motstand.
Ytterligere Bridge-likeretter (kombinasjon av 4 dioder) har blitt brukt for å fjerne den negative halvdelen av AC. Denne prosessen kalles utbedring. Og 1000uF / 50v kondensator har blitt brukt til filtrering, betyr å fjerne krusninger i resulterende bølge. Og til slutt brukes en Zener-diode på 6,2v / 1w som spenningsregulator. Som vi vet gir denne kretsen ca. 12v utgang (se tabellen over), så denne Zener-dioden regulerer den til ca. 6.2v spenning og strøm ekstra strøm. En annen verdi av Zener-diode kan også brukes til ønsket spenning som 5.1v, 8v etc. En LED er tilkoblet for indikasjon og testformål. R3 (100 ohm) brukes som en strømbegrensende motstand.
Bruk en motstand på 1 watt eller høyere (5w), spesielt motstand R4. Ellers vil den brenne etter en stund. De er vanligvis tykkere enn vanlig motstand. Nedenfor er diagrammet for forskjellige motstandstyper:
Fordelene med denne transformatorløse strømforsyningen fremfor transformatorbasert forsyning er at: Den er kostnadseffektiv, lettere og mindre.
Merknader
- Gjør det på egen risiko, det er ekstremt farlig å arbeide med strømnettet uten riktig erfaring og forholdsregler. Ta ekstrem forsiktighet når du bygger denne kretsen.
- Ikke bytt X-Rated kondensator med normal kondensator, ellers vil den sprekke.
- Hvis det kreves mer utgangsspenning og utgangsstrøm, bruk annen verdi av X-Rated kondensator, i henhold til tabellen.
- Bruk bare 1 watt eller høyere (5w) motstand og Zener-diode.
- En sikring på 1 ampere kan også brukes før X-klassifisert kondensator, i serie med faselinje, for sikkerhetsformål.
- IC-spenningsregulator kan også brukes i stedet for Zener-diode for spenningsregulering.