Trafolose Stromversorgung:Allgemeine Grundlagen, Arbeitsweise und Anforderungen erklärt

Im Allgemeinen verfügen elektronische Produkte über einen Abwärtstransformator, der es dem DC-Netzteil ermöglicht, AC-Netzspannungen in eine (häufig kleine) DC-Spannung umzuwandeln. Der Prozess beinhaltet die Umwandlung eines höheren Wechselstroms in einen niedrigeren Wechselstrom und dann unter Verwendung eines Schalttransformators in einen Gleichstrom mit niedriger Spannung. Während das Verfahren auf lange Sicht ausreichend ist, kann es teuer und sperrig sein, da es auch einen größeren Raum während der Konstruktion und Herstellung des Produkts benötigt. Eine günstigere und bessere Alternative, die Sie sich ansehen sollten, ist daher das transformatorlose Netzteil. Abgesehen davon, dass es sich um ein Schaltnetzteil handelt, ist es weniger kostspielig und klein in der Größe. Darüber hinaus können Sie es in einer Vielzahl von elektronischen Komponenten wie Haushaltsgeräten verwenden.

Was ist ein transformatorloses Netzteil?

Wie der Name schon sagt, verwendet ein transformatorloser Stromversorgungskreis keine Induktivität oder Transformator, wenn er einen niedrigen Gleichstrom aus dem Hochspannungswechselstrom des Netzes bereitstellt. Es funktioniert, indem ein Hochspannungskondensator den AC-Primärstrom (120 V oder 230 V) auf einen niedrigen Strompegel (12 V, 5 V oder 3 V) absenkt.

Die untere Ebene ist geeignet, da sie eine optimale Funktion der angeschlossenen Last oder elektronischen Schaltung gewährleistet. Daher sollten Sie die transformatorlose Stromversorgung für die Schaltung erhalten, wenn Sie einen Stromkreis verwenden, der niedrige Ströme (wie einige Milliampere) benötigt, oder in Mikroprozessorschaltungen.

Die transformatorlose Schaltung hat ein Arbeitsprinzip, das Einschaltstrombegrenzung, Versorgungsspannungsteilung, Regelung und Gleichrichtung umfasst – was in der Stromversorgungsstruktur besprochen wird.

Vor- und Nachteile transformatorloser Stromversorgungen

Wie bei jedem anderen technischen Gerät hat auch das transformatorlose Netzteil seine Vor- und Nachteile.

Vorteile

• Erstens ist es billig.
• Dann benötigt es weniger Platz und ist somit weniger sperrig, im Gegensatz zu einer transformatorbasierten Anwendung, die chaotisch und schwerfällig ist.
• Sie können es auch in stromsparenden elektronischen Komponenten verwenden.

Nachteile

• Erstens senkt übermäßige Wärmeableitung durch das transformatorlose Widerstandsnetzteil die endgültige Ausgangsspannung und verringert somit seinen Wirkungsgrad.
• Leider liegt die maximal erreichbare Stromabgabe bei ca. 1 Ampere. Es ist nicht günstig für induktive oder ohmsche Stromlasten, die 20 A oder 30 A zum Betrieb benötigen.
• Auch hier hat die Schaltung keine Isolierung von der Eingangsversorgung, was ihre Handhabung riskant macht (keine Isolierung zwischen dem Ausgang und dem Eingang). Darüber hinaus wird ein geringfügiger Bruch oder eine Ablösung einer Komponente von der Schaltung das gesamte Gerät zerstören.
• Schließlich sind die Einrichtung und die geringe Leistung nicht für komplexere Systeme geeignet, wie z. B. in Sicherheits- oder medizinischen Geräten.

Glücklicherweise hat das von uns beschriebene transformatorlose Leistungsschaltungsdesign verschiedene Stabilisierungsstufen nach dem Brückengleichrichter. Auf diese Weise werden die Risiken gering.

Einführung in den Schaltplan des transformatorlosen Netzteils

https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_power_supply#/media/File:Capacitive_Power_Supply.png

(Schaltplan einer transformatorlosen Stromversorgung)

Das oben gezeigte Schaltbild eines transformatorlosen Stromversorgungsschaltkreises funktioniert durch Umwandeln einer hohen Wechselspannung in eine niedrige Gleichspannung ohne Induktor oder Transformator. Im nächsten Abschnitt werden wir aufschlüsseln, wie die Schaltung funktioniert.

Struktur/Design der transformatorlosen Stromversorgung

Einige Vorsichtsmaßnahmen, die Sie treffen sollten, bevor Sie den transformatorlosen Stromversorgungskreis herstellen, umfassen:

• Zuallererst ist das Arbeiten mit der AC-Eingangsspannung ohne Qualitätskenntnisse und Erfahrung äußerst gefährlich. Behandeln Sie die Schaltung daher mit äußerster Vorsicht.
• Verwenden Sie zweitens eine Zenerdiode oder einen Widerstand mit nur 1 Watt oder mehr (5 W).
• Drittens, wenn Ihnen eine Zenerdiode fehlt, können Sie einen IC-Spannungsregler verwenden, um die Spannung zu regulieren.
• Versuchen Sie auch nicht, den X-bewerteten Kondensator durch einen anderen Kondensator zu ersetzen. Der Grund dafür ist, dass der andere Kondensator platzt.
• Außerdem können Sie aus Sicherheitsgründen eine 1-Ampere-Sicherung vor dem X-bewerteten Kondensator und in Reihe mit der Phasenleitung verwenden.
• Platzieren Sie die Komponenten ausreichend.
• Außerdem vermeiden Sie es, irgendwelche Punkte des Tropfkondensators zu berühren, auch wenn Sie den Stromkreis ausgeschaltet haben, um Stromschläge zu vermeiden.
• Verwenden Sie zu guter Letzt einen anderen Wert des X-bewerteten Kondensators, falls das Produkt mehr Ausgangsstrom und Ausgangsspannung benötigt.

Komponenten

Zu den Komponenten eines transformatorlosen Stromkreises gehören:

• R1:1-Ω-Widerstand, 5 W.
• R2:10-Ω-Widerstand; die Bürde sollte dabei 10 Ω nicht unterschreiten.
• R3:470-kΩ-Widerstand, 1 W.
• R4:1-Ω-Widerstand, 5 W.
• R5:200-mA-Sicherung.
• Spannungsabfallkondensator/ X-bewerteter Kondensator (die Hauptkomponente) – erhältlich in 230 V, 400 V, 600 V Wechselstrom oder sogar höher.

(Typen von Kondensatoren).

• C1:33.000 – µF polarisierter Elektrolytkondensator, 25 VL.
• C2 und C3:Ungepolter Kondensator aus Polyester ≥ 400 V, 10 µF.
• D1:Diode 1N4007.
• D2:12 V, 3 W Zenerdiode.
• D3 bis D13:1N4007.

Das ideale transformatorlose Design

1. Kondensator C1 reduziert den hohen Strom vom 120-V- oder 220-V-Netz auf eine entsprechend niedrigere DC-Ausgangslast. Somit erzeugt ein Mikrofarad von C1 etwa 50 mA Strom zur Ausgangslast.
2. Der R1-Widerstand bietet einen Entladepfad für die Hochspannung von C1, wenn Sie den Stromkreis vom Netzeingang trennen. Dies liegt daran, dass C1 die hohen Volt speichern kann, dh 120 V oder 220 V, und einen Hochspannungsschock verursachen kann, wenn Sie die Steckerstifte im abgetrennten Zustand berühren. R1 entlädt die Hochspannung schnell.
3. Die Dioden D1 bis D4 fungieren als Brückengleichrichter, der Wechselstrom mit niedrigem Strom von C1 in Gleichstrom mit niedrigem Strom umwandelt. C1 begrenzt die Spannung nicht auf 50 mA, sondern begrenzt den Strom. Mit anderen Worten, der Gleichstrom am Ausgang des Brückengleichrichters ist der Spitzenwert von 220 V. Die Berechnung lautet wie folgt:

220 x 1,41 =310 VDC. Am Ende erhalten wir ungefähr 310 V mit 50 mA am Ausgang der Brücke.

4. 310 V ist jedoch zu hoch für eine niedrige Spannung, außer wenn es in einem Relais verwendet wird. Daher verwenden Sie die korrekte Nennleistung der Zenerdiode, um die 310-V-Gleichspannung auf einen wünschenswerten niedrigen Pegel zu shunten, z. B. 24 V, 12 V und andere.

(Typen von Zenerdioden)

5. Der Widerstand R2 ist der Strombegrenzungswiderstand. Obwohl C1 als Strombegrenzer fungiert, fungiert C1 innerhalb von Millisekunden als Kurzschluss, wenn Sie den Eingangswechselstrom sofort an die Schaltung anlegen. In den wenigen Millisekunden, wenn der Schalter eingeschaltet ist, tritt eine hohe Wechselspannung von 220 V in den Stromkreis ein. Leider können die hohen Spannungspegel die DC-Ausgangslast zerstören.

Ein besserer Weg, mit der Situation umzugehen, ist die Einführung von NTC. Aber in diesem Fall verwenden wir einen R2 als Begrenzer.

Der Filterkondensator ist C2. Hauptsächlich funktioniert es, indem es die 100-Hz-Wellen von der Brücke glättet, die Sie ursprünglich zu einem saubereren Gleichstrom gleichgerichtet haben.

Art der transformatorlosen Stromversorgung

Die transformatorlose Stromversorgung ist in zwei Haupttypen erhältlich, und wir werden sie im Detail besprechen.

Die Beispiele sind:

1. Widerstandstransformatorloses Netzteil

Bei der ohmschen Stromversorgung verwenden Sie den Widerstand über dem Spannungsabfallwiderstand, um die Wärme in Energieform zu reduzieren. Aufgrund der Wärmereduzierung gibt es einen Widerstand, der den Überstrom begrenzt. Im Allgemeinen zerstreut der Spannungsabfallwiderstand die Wärmeleistung.

Ein Hinweis – meistens finden Sie einige Anwendungen, in denen der Widerstand mit doppelter Nennleistung verwendet wird. Dies liegt daran, dass im Vergleich zu den anderen Arten von transformatorlosen Netzteilen mehr Energie darüber abgeführt wird.

2. Kapazitive transformatorlose Stromversorgung

Der zweite Typ, die kapazitive Stromversorgung, arbeitet mit geringem Leistungsverlust und Wärme wird abgeführt, wodurch er effizienter wird.

Struktur; Hier hat der X-bewertete Kondensator eine Reihenschaltung von 230 V, 400 V und 600 V. Dann wirken die Netze als Senkkondensatoren und dienen zum Abfallen der Spannung.

Unterschied zwischen der resistiven und kapazitiven transformatorlosen Stromversorgung

Hauptsächlich unterscheiden sich die beiden Typen. Es gibt weniger bis null Energieverlust und Wärmeableitung in der kapazitiven Stromversorgungsschaltung, da der Spannungsabfallwiderstand die Überspannung absenkt. Im Gegensatz dazu führt ein Widerstandstyp zusätzliche Energie als Wärme über den Spannungsabfallwiderstand ab.

Transformatorlose Netzteile 12 V

Wir werden das obige Diagramm verwenden, um diesen dritten Typ, die transformatorlose Stromversorgung 12 V, zu diskutieren.

Wirkprinzip; Es verwendet eine Zenerdiode, einen Brückengleichrichter, einen Kondensator und einen Widerstand, um eine 220-V-Netzwechselspannung in eine 12-V-Gleichspannung umzuwandeln.

• C1 fungiert als X-bewerteter Kondensator, der die erhöhte Wechselspannung absenkt.
• D1, D2, D3 und D4, die Brückengleichrichterdioden, wandeln den Wechselstrom (AC) durch Gleichrichtung in Gleichstrom (DC) um. Die Gleichrichtung führt zu einer Umwandlung von 230 V AC in hohe 310 V DC aufgrund des RMS-Spitzenwertes im AC-Signal.
• Drittens entfernt der C2-Kondensator die Welligkeiten, die die Gleichspannung erhalten hat.
• Dann löscht der R1-Widerstand den gespeicherten Strom, der entsteht, wenn Sie den Stromkreis ausschalten. Am anderen Ende begrenzt der R2-Widerstand, der zur Einschaltstrombegrenzung verwendet wird, den überschüssigen Stromfluss.
• Darüber hinaus entfernt die Zenerdiode die Spitzeninversspannung und fährt dann damit fort, die Ausgangsgleichspannung zu stabilisieren und auf die erforderlichen 12 V zu regulieren.
• Um sicherzustellen, ob es funktioniert oder nicht, schließen Sie die LED an den Stromkreis an.
• Schließlich umschließen Sie den Stromkreis vollständig mit einem stoßfesten Material, um Schäden und Stromschläge zu vermeiden. Zusätzlich können Sie einen kleinen Trenntransformator an den Eingang des Netzteils anschließen, um es von der Hauptwechselstromversorgung zu trennen.

6. Transformatorlose Stromversorgungsanwendung

Die transformatorlose Stromversorgung hat häufig eine Reihe von Anwendungen in kostengünstigen und stromsparenden elektronischen Komponenten wie z

• Analog-Digital-Wandler,
• Systeme in der Telekommunikation,
• Digitale Kommunikationssysteme
• Schaltung in Regler- und Spannungsteilerschaltungen,
• Elektronisches Spielzeug,
• Mobile Ladegeräte,
• LED-Lampen und

(weiße LED-Streifen für Spannung 12V und 24V mit einstellbarer)

• Notbeleuchtung.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine transformatorlose Stromversorgungsschaltung ein solider Ersatz für eine transformatorbasierte Stromversorgung ist. Es ist in Bezug auf Sperrigkeit, Kosten und Größe. Trotz der Erzeugung niedriger Ströme hat die transformatorlose Schaltung Elektrogeräten mit niedrigerem Spannungsbedarf Vorteile gebracht.

Da es im Verfahren Spezifikationen gibt, ist es am besten, während Ihres DIY-Moments zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Eine Lektüre dieses Artikels wird Sie aufklären und die notwendigen Schritte hervorheben. Sollten Sie dennoch offene Fragen oder Gedanken haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Eine Lösung für Ihre Bedürfnisse ist eine Lösung für die technologische Welt.