Зачем нужны бестрансформаторные блоки питания

Компактные бестрансформаторные блоки питания часто используются для питания от электросети небольших маломощных устройств. В этой статье мы рассмотрим несколько аппаратных аспектов, а во второй части покажем, как смоделировать такую ​​схему.

Если ток, потребляемый нагрузкой, составляет порядка нескольких десятков миллиампер, можно легко преобразовать входное напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока без необходимости использования громоздких и дорогих трансформаторов.

Бестрансформаторные блоки питания не только имеют меньший вес и габариты, но и дешевле. В зависимости от типа схемы, бестрансформаторные блоки питания делятся на две категории: емкостные и резистивные.

Ниже мы разберем характеристики каждого типа этих схем. В статье также даются практические советы о том, как выбрать мощность соответствующих электронных компонентов для этой системы и какие меры следует предпринять для повышения безопасности эксплуатации такого блока питания.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Бестрансформаторный блок питания — простые схемы | Несмотря на то, что в данном случае вместо одного неполярного конденсатора используется два электролитических, такая схема получается экономичнее и по деньгам и по габаритам. Спрашивайте, я на связи!

Блок питания для светодиодной ленты своими руками

• Предохранитель для защиты от перегрузки по току
• Варистор для защиты от переходных процессов
• Резистор R₂ ( R₃ ) параллельно включенный с C₁ ( C₃ ) обеспечивают улучшения электромагнитной устойчивости.
• Разделение R₁ на два резистора R₁ и R₂ для лучшей защиты от переходных процессов напряжения и предотвращения возникновения электрической дуги (только для резистивной цепи).

Бестрансформаторный емкостный блок питания

Схема бестрансформаторного емкостного блока питания показана на рисунке 1. Значения, указанные для компонентов, относятся к конкретной схеме блока питания, а формулы, позволяющие рассчитать эти значения, приведены ниже. L и N указывают, соответственно, «фазу» и «ноль» сетевого напряжения переменного тока, в то время как VOUT — выходное напряжение, а I_OUT — выходной ток.

Пусковой ток (потенциально способный повредить компоненты) ограничивается резистором R₁ и реактивным сопротивлением C₁. Элемент D₁ является диодом Зенера, который обеспечивает стабилизированное опорное напряжение, в то время как D₂ представляет собой кремниевый диод с задачей выпрямления напряжения переменного тока.

Напряжение на нагрузке остается постоянным, пока выходной ток I_OUT меньше или равен входному току I_IN, значение которого можно рассчитать как:

Где V_Z — напряжение стабилитрона, V_RMS — это среднеквадратичное значение входного переменного напряжения, а f — его частота. Минимальное значение I_IN должно соответствовать потребной мощности нагрузки, а его максимальное значение должно использоваться для выбора правильной номинальной мощности для каждого компонента. Выходное напряжение V_OUT можно рассчитать как:

Где V_D — напряжение прямого смещения на D₂ (0,6–0,7v для обычного кремниевого диода). Что касается R₁, рекомендуется выбирать элемент, по крайней мере, с удвоенной мощностью сравнительно с теоретическим значением P_R1, определяемым по формуле:

Конденсатор C₁, который дает название этому типу схемы, следует выбирать с напряжением, по крайней мере, вдвое превышающим напряжение сети переменного тока (например, 250v в США). Диод D₁ должен иметь мощность, как минимум, в два раза превышающую теоретическое значение, определяемое следующей формулой:

То же самое относится к мощности диода D₂, где значение постоянного напряжения 0,7v теперь может использоваться вместо V_Z. Для C₂ обычно применяется электролитический конденсатор с напряжением в два раза выше V_Z.

Мощность блока питания для LED-ленты

Старые БП-устройства с понижающими трансформаторами предоставляют огромное поле для деятельности, ведь запас их мощности неограничен. Что касается импульсных (более современных) БП, они имеют некоторые ограничения, в том числе по минимальной величине тока.

Рассмотрим, как сделать схему блока питания для светодиодной ленты своими руками. Наиболее простым в исполнении, оптимальным вариантом для решения этой задачи является использование микросхемы LM2596. Она похожа по своему функционалу с ST1S10, ST1S14 или L5973D. Для трансформации в работающее светодиодное устройство в схему потребуется добавить четыре радиоэлемента.

Например, можно придерживаться этой бестрансформаторной схемы на 12 В:

Следующий вариант стабилизации — сборка блочка на 2-х транзисторах по схеме:

Ток, нуждающийся в стабилизации, задаётся R2-резистором (R2 = 0,7 * Iст), R1 равен 3,9 кОм.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Бестрансформаторный блок питания. Расчет. Ч2. То же самое относится к мощности диода D 2 , где значение постоянного напряжения 0,7v теперь может использоваться вместо V Z. Спрашивайте, я на связи!

Бестрансформаторные блоки питания | Электрик в доме

• максимальное входящее напряжение – 40 В;
• величина выходного тока – 3 А;
• вольтаж на выходе – от 3 В до 37 В;
• частота преобразования – 150 кГц;
• токовая защита срабатывает при значении более 3 А.

Вариант переделки БП из зарядного устройства

Питание светодиодных лент своими руками можно сделать, если в доме есть ненужная или лишняя зарядка от ноутбука.

1-й вариант сборки

Первый вариант решения поставленной задачи – это выполнить замену одного из резисторов на потенциометр. Лучше всего впаять последовательно постоянный резистор, после него – установить потенциометр. На входе блока питания потребуется установить минимально возможный уровень напряжения. Следует использовать такую формулу: V out = 1 + (R1 / R2) * V ref.

2-й вариант сборки

Конденсаторный выпрямитель

• R1 — резистор МЛТ-0,5, 51 Ом
• R2 — резистор МЛТ-0,5, 100 Ом
• R3 — резистор МЛТ-0,25, 1 кОм
• C1 — конденсатор КБГ, 1,5 мкФ, 400 В
• C2 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 25 В
• D1-D4 — диодный мост КЦ402А
• D5 — диод Д327Б
• D6 — стабилитрон Д814Г
• VT1 — транзистор КТ972А

Далее весь цикл повторяется: повышение напряжения на С2, включение D6 и VT1 и т.д. Подобная автостабилизация напоминает процесс ШИ-регулировки в импульсных стабилизаторах напряжения. Только здесь частота следования импульсов и частота пульсаций выходного напряжения на C2 равны. Чтобы минимизировать потери, у ключевого транзистора должен быть достаточно большой коэффициент усиления.

Для увеличения выходного напряжения можно использовать последовательную цепь из двух низковольтных стабилитронов. Например, при двух Д814В (или Д814Д), емкости С1=2 мкФ и нагрузке R=250 Ом напряжение на выходе U=23-24 В.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Варианты сборки блоков питания для LED-ленты своими руками ? Статьи POWERCOM Будьте осторожны при настройке и эксплуатации всех бестрансформаторных устройств, поскольку в них отсутствует г альваническая развязка от сети 220В. Спрашивайте, я на связи!

Бестрансформаторный блок питания с конденсаторным делителем online-калькулятор.

• R1, R2 — резистор МЛТ-0,5, 1 МОм
• R3 — резистор МЛТ-0,5, 1 кОм
• R4 — резистор МЛТ-0,5, 510 Ом
• R5 — резистор МЛТ-0,5, 10 кОм
• C1, C2 — конденсаторы КБГ, 2.2 мкФ, 400 В
• C3 — конденсатор КБГ, 0,1 мкФ, 200 В
• C4 — конденсатор К50-35, 470 мкФ, 6,3 В
• D1-D4 — диодный мост КЦ407А
• D5 — стабилитрон КС147А
• D6 — светодиод АЛ307В
• VT1 — транзистор КТ816А или КТ209А

Однополупериодный диодно-конденсаторный бестрансформаторный выпрямитель

Однополупериодный диодно-конденсаторный бестрансформаторный выпрямитель

• R1 — резистор МЛТ-0,5, 51 Ом
• R2 — резистор МЛТ-0,5, 100 Ом
• R3 — резистор МЛТ-0,25, 1 кОм
• C1 — конденсатор КБГ, 1,5 мкФ, 400 В
• C2 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 25 В
• D1 — диод Д237Б
• D2 — диод Д327Б
• D3 — стабилитрон Д814Г
• VT1 — транзистор КТ972А

В зависимости от того, какое выходное напряжение требуется (положительное или отрицательное), регулирующий транзистор VT1 выбирают типа p-n-p (-) или n-p-n (+). В обоих случаях D3 работает в импульсном режиме, потери в нем минимальны и теплоотвод для него не требуется.

Функция резисторов R1 и R2 в обоих схемах заключается в ограничении входного тока при включениях источника питания в сеть.

Внимание! Будьте осторожны при настройке и эксплуатации всех бестрансформаторных устройств, поскольку в них отсутствует гальваническая развязка от сети 220В.