Како израчунати напајања без трансформатора

Овај пост објашњава како израчунати вредности отпорника и кондензатора у струјним круговима напајања без трансформатора користећи једноставне формуле попут закона ома.

Анализа капактивног напајања

Пре него што научимо формулу за израчунавање и оптимизацију вредности отпорника и кондензатора у напајању без трансформатора, било би важно да прво резимирамо стандард дизајн напајања без трансформатора .

Позивајући се на дијаграм, различитим укљученим компонентама додељене су следеће специфичне функције:

Ц1 је нополарни високонапонски кондензатор који је уведен за спуштање смртоносне мрежне струје на жељене границе према спецификацији оптерећења. Ова компонента тако постаје изузетно битна због додељене функције ограничавања струје у мрежи.

Д1 до Д4 су конфигурисани као мрежа исправљача моста за исправљање степенастог наизменичног напона са Ц1, како би излаз био погодан за било које предвиђено једносмерно оптерећење.

З1 је позициониран за стабилизацију излаза до потребних сигурних ограничења напона.

Ц2 је инсталиран на филтрирајте било какву мрешкање у ДЦ и створити савршено чист ДЦ за прикључено оптерећење.

Р2 може бити опционалан, али се препоручује за сузбијање пренапона на прекидачу из мреже, иако је пожељно да се ова компонента мора заменити НТЦ термистором.

Користећи Охмов закон

Сви знамо како делује Омов закон и како га користити за проналажење непознатог параметра када су позната друга два. Међутим, са капацитивним типом напајања са необичним карактеристикама и са ЛЕД-има повезаним на њега, израчунавање струје, пада напона и ЛЕД отпорника постаје помало збуњујуће.

Како израчунати и одвести параметре струје, напона у бежичним трансформаторима.

Након пажљивог проучавања релевантних образаца, осмислио сам једноставан и ефикасан начин решавања горе наведених проблема, посебно када се користи напајање без трансформатора или садржи ППЦ кондензаторе или реактансу за контролу струје.

Процена струје у капацитивним изворима напајања

Типично, а напајање без трансформатора производиће излаз са врло ниским вредностима струје, али са напонима једнаким примењеној мрежи наизменичне струје (док се не напуни).

На пример, мрежно напајање од 1 µФ, 400 В (напона пробоја) када је прикључено на 220 В к 1,4 = 308 В (након моста) производиће максимално 70 мА струје и почетно очитавање напона од 308 волти.

Међутим, овај напон ће показати врло линеарни пад док се излаз оптерећује и струја вуче из резервоара „70 мА“.

Знамо да би, ако оптерећење троши целих 70 мА, напон падао на готово нулу.

Сада, пошто је овај пад линеарни, можемо једноставно поделити почетни излазни напон са максималном струјом да бисмо пронашли падове напона који би се десили за различите величине струја оптерећења.

Због тога подела 308 волти са 70 мА даје 4,4 В. Ово је брзина којом ће напон пасти за сваких 1 мА струје додате са оптерећењем.

То подразумева да ако оптерећење троши 20 мА струје, пад напона биће 20 × 4,4 = 88 волти, па ће излаз сада показивати напон од 308 - 62,8 = 220 волти једносмерне струје (након моста).

На пример са а 1 В ЛЕД спојен директно на овај круг без отпорника показао би напон једнак паду напона ЛЕД диоде (3,3 В), то је зато што ЛЕД тоне готово сву струју доступну из кондензатора. Међутим, напон на ЛЕД-у не пада на нулу, јер је предњи напон максимално задати напон који може пасти преко њега.

Из горње расправе и анализе постаје јасно да је напон у било којој јединици за напајање безначајан ако је тренутна способност испоруке напајања „релативно“ ниска.

На пример, ако узмемо у обзир ЛЕД диоду, она може издржати струју од 30 до 40 мА на напонима блиским њеном „паду напона унапред“, међутим при вишим напонима ова струја може постати опасна за ЛЕД, тако да је све у томе да максимална струја остане максимално сигурно подношљиво ограничење терета.

Израчунавање вредности отпорника

Отпорник за оптерећење : Када се ЛЕД користи као оптерећење, препоручује се одабир кондензатора чија вредност реактанције дозвољава само максималну подношљиву струју ЛЕД-а, у том случају се отпорник може потпуно избећи.

Ако је вредност кондензатора је велика са већим струјним излазима, онда вероватно, као што је горе речено, можемо уградити отпорник да смањимо струју на подношљиве границе.

Израчунавање отпорника ограничења пренапона : Отпорник Р2 у горњим обрасцима дијаграма укључен је као отпорник ограничења пренапонске склопке. У основи штити осетљиво оптерећење од почетне ударне струје.

Током почетних периода УКЉУЧИВАЊА, кондензатор Ц1 делује као потпуни кратки спој, мада само неколико милисекунди, и може пропустити читавих 220 В преко излаза.

То може бити довољно за дување осетљивих електронских кола или ЛЕД диода повезаних са напајањем, што такође укључује стабилизујућу зенер диоду.

Будући да Зенер диода формира први електронски уређај у линији који треба заштитити од почетног пренапона, Р2 се може израчунати према спецификацијама Зенер диоде, а максимум струја зенера , или дисипација зенера.

Максимална толерантна струја зенера за наш пример биће 1 вати / 12 В = 0,083 ампера.

Стога би Р2 требало да буде = 12 / 0,083 = 144 ома

Међутим, с обзиром да је пренапонска струја само милисекунди, ова вредност може бити много нижа од ове.

Ево. не узимамо у обзир улаз од 310 В за прорачун зенера, јер је струја ограничена на 70 мА од стране Ц1.

Будући да Р2 може непотребно ограничити драгоцену струју за оптерећење током нормалног рада, идеално мора бити НТЦ врста отпорника. НТЦ ће осигурати да струја буде ограничена само током почетног периода укључивања, а онда пуних 70 мА може проћи неограничено за оптерећење.

Израчунавање отпорника за пражњење : Отпорник Р1 се користи за пражњење ускладиштеног високонапонског наелектрисања унутар Ц1, сваки пут када је коло искључено из мреже.

Вредност Р1 би требало да буде што је могуће нижа за брзо пражњење Ц1, а притом одводи минималну топлоту док је прикључена на електричну мрежу.

Пошто Р1 може бити отпор 1/4 вата, његова дисипација мора бити нижа од 0,25 / 310 = 0,0008 ампера или 0,8 мА.

Стога је Р1 = 310 / 0,0008 = 387500 Охма или приближно 390 к.

Израчунавање 20 мА ЛЕД отпорника

Пример: На приказаном дијаграму вредност кондензатора даје 70 мА макс. струја која је прилично велика за било коју ЛЕД да је поднесе. Коришћење стандардне формуле ЛЕД / отпорник:

Р = (напон напајања ВС - предњи напон ЛЕД ВФ) / ЛЕД струја ИЛ,
= (220 - 3,3) / 0,02 = 10,83К,

Међутим, вредност 10,83К изгледа прилично огромно и значајно би смањила осветљење ЛЕД-а .... без обзира на то прорачуни изгледају апсолутно оправдано .... па недостаје ли нам овде нешто ??

Мислим да овде напон '220' можда није тачан јер би на крају ЛЕД захтевало само 3.3В .... па зашто не применити ову вредност у горњој формули и проверити резултате? У случају да сте користили ценер диоду, тада би се уместо ње могла применити вредност зенера.

Ок, идемо опет.

Р = 3,3 / 0,02 = 165 ома

Сада ово изгледа много боље.

У случају да сте користили, рецимо 12В зенер диоду пре ЛЕД диоде, формула се може израчунати како је дато у наставку:

Р = (напон напајања ВС - предњи напон ЛЕД ВФ) / ЛЕД струја ИЛ,
= (12 - 3,3) / 0,02 = 435 ома,

Стога вредност отпорника за управљање једним црвена ЛЕД сигурно би било око 400 охма.

Проналажење струје кондензатора

У целокупном дизајну без трансформатора који је горе разматран, Ц1 је једна од кључних компоненти која мора бити правилно димензионисана тако да тренутни излаз из њега буде оптимизован оптимално према спецификацији оптерећења.

Избор кондензатора велике вредности за релативно мање оптерећење може повећати ризик од прекомерне пренапонске струје која улази у терет и може га раније оштетити.

Исправно израчунати кондензатор, напротив, обезбеђује контролисани пренапонски напон и номинално расипање, одржавајући одговарајућу сигурност за прикључено оптерећење.

Користећи Охмов закон

Величина струје која може бити оптимално дозвољена кроз напајање без трансформатора за одређено оптерећење може се израчунати коришћењем Охмовог закона:

И = В / Р

где је И = струја, В = напон, Р = отпор

Међутим, као што видимо, у горњој формули Р ​​је чудан параметар, јер имамо посла са кондензатором као тренутним граничним елементом.

Да би се ово решило, морамо извести методу која ће превести тренутну граничну вредност кондензатора у смислу Ома или јединице отпора, тако да се може решити формула Охмовог закона.

Израчунавање реактанције кондензатора

Да бисмо то урадили, прво сазнајемо реактанцију кондензатора која се може сматрати еквивалентом отпора отпорника.

Формула реактанције је:

Ксц = 1/2 (пи) фЦ

где је Ксц = реактанца,

пи = 22/7

ф = фреквенција

Ц = вредност кондензатора у Фарадсу

Резултат добијен из горње формуле је у Охму који се може директно заменити у нашем претходно поменутом Охмовом закону.

Решимо пример за разумевање примене горњих формула:

Погледајмо колико струје кондензатор од 1уФ може да испоручи одређеном оптерећењу:

У руци имамо следеће податке:

пи = 22/7 = 3,14

ф = 50 Хз (мрежна фреквенција наизменичне струје)

и Ц = 1уФ или 0.000001Ф

Решавање једначине реактанције користећи горње податке даје:

Ксц = 1 / (2 к 3,14 к 50 к 0,000001)

= Приближно 3184 ома

Заменом ове еквивалентне вредности отпора у нашој Омовој формули закона добијамо:

Р = В / И

или И = В / Р

Под претпоставком да је В = 220В (пошто је кондензатор намењен за рад са мрежним напоном.)

Добијамо:

И = 220/3184

= 0,069 ампера или приближно 69 мА

Слично томе, и други кондензатори се могу израчунати како би се знало њихов максимални капацитет или називна снага.

Горња дискусија свеобухватно објашњава како се струја кондензатора може израчунати у било ком релевантном колу, посебно у капацитивним напајањима без трансформатора.

УПОЗОРЕЊЕ: ГОРЊИ ДИЗАЈН НИЈЕ ИЗОЛОВАН ИЗ ГЛАВНИХ УЛАЗА, ЗАТО ДА ЦЕЛА ЈЕДИНИЦА МОЖЕ ДА СЕ ПЛВУЈЕ ЛЕТАЛНИМ УЛАЗНИМ МРЕЖАМА, БУДИТЕ Изузетно опрезни при руковању у положају преклопном.