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.
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 IOUT — 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 IOUT меньше или равен входному току IIN, значение которого можно рассчитать как:
Где VZ — напряжение стабилитрона, VRMS — это среднеквадратичное значение входного переменного напряжения, а f — его частота. Минимальное значение IIN должно соответствовать потребной мощности нагрузки, а его максимальное значение должно использоваться для выбора правильной номинальной мощности для каждого компонента. Выходное напряжение VOUT можно рассчитать как:
Где VD — 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 PR1, 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 VZ. Для C2 обычно применяется электролитический конденсатор с напряжением в два раза выше VZ.
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.
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.
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.
