Die Erzeugung von Niederspannungs-Gleichstrom aus dem 220-V- oder 110-V-Wechselstromnetz ist im Bereich der Elektronik sehr nützlich und notwendig. Niederspannungs-Gleichstrom wie 5 V, 6 V, 9 V, 12 V wird in Elektronikschaltungen, LED-Lampen, Spielzeug und vielen Haushaltselektronikartikeln verwendet. Im Allgemeinen werden Batterien verwendet, um sie mit Strom zu versorgen, aber sie müssen von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden, was nicht kosteneffektiv ist und auch Zeit und Energie kostet. Die Alternative besteht also darin, den Gleichstrom aus dem Wechselstromnetz zu erzeugen, für das viele Wechselstrom-Gleichstromadapter verfügbar sind. Welche Schaltkreise verwenden sie jedoch im Inneren?
Der einfache und unkomplizierte Ansatz besteht darin, einen Abwärtstransformator zu verwenden, um den Wechselstrom zu senken. Die Nachteile der Verwendung eines Transformators bestehen jedoch darin, dass sie teuer, schwer und groß sind. Wir haben diese Art der Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandlung mit Transformator bereits in diesem Artikel behandelt. Und ja, wir können den Hochspannungs-Wechselstrom auch in Niederspannungs-Gleichstrom umwandeln, ohne den Transformator zu verwenden. Dies wird als transformatorloses Netzteil bezeichnet. Die Hauptkomponente eines transformatorlosen Stromversorgungskreises ist ein Spannungsabfallkondensator oder ein X-Nennkondensator, die speziell für Wechselstromnetze ausgelegt sind. Dieser Kondensator mit X-Nennspannung ist in Reihe von Wechselstromphasen geschaltet, um die Spannung abzusenken. Diese Art von Transformator ohne Stromversorgung wird genanntKondensator-Netzteil.
Kondensator mit X-Bewertung
Wie bereits erwähnt, sind sie in Reihe mit der Phasenleitung des Wechselstroms geschaltet, um die Spannung zu senken. Sie sind in den Nennwerten 230 V, 400 V, 600 V Wechselstrom oder höher erhältlich.
Nachfolgend finden Sie die Tabelle für Ausgangsstrom und Ausgangsspannung (ohne Last) für verschiedene Werte von Kondensatoren mit X-Nennleistung:
|
Kondensatorcode |
Kondensatorwert |
Stromspannung |
Aktuell |
|
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 |
Die Auswahl des Spannungsabfallkondensators ist wichtig. Sie basiert auf der Reaktanz des Kondensators und der zu entnehmenden Strommenge. Die Reaktanz des Kondensators wird durch die folgende Formel angegeben:
X = 1/2fC
X = Reaktanz des Kondensators
f = Frequenz von AC
C = Kapazität des Kondensators mit X-Nennleistung
Wir haben 474k Mittel 0,47uF Kondensator verwendet und die Frequenz des AV-Netzes beträgt 50 Hz, so dass die Reaktanz X ist:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10 -6 = 6776 Ohm (ungefähr)
Jetzt können wir den Strom (I) in der Schaltung berechnen:
I = V / X = 230/6775 = 34 mA
So werden Reaktanz und Strom berechnet.
Schaltungserklärung
Die Schaltung ist einfach. Der Spannungsabfallkondensator von 0,47 uF ist in Reihe mit der Phasenleitung des Wechselstroms geschaltet. Dies ist ein nicht polarisierter Kondensator, der von jeder Seite angeschlossen werden kann. Ein 470-kOhm-Widerstand ist parallel zum Kondensator geschaltet, um den im Kondensator gespeicherten Strom beim Ausschalten des Stromkreises zu entladen und so einen Stromschlag zu vermeiden. Dieser Widerstand wird als Entlüftungswiderstand bezeichnet.
Ein weiterer Brückengleichrichter (Kombination von 4 Dioden) wurde verwendet, um die negative Halbkomponente von Wechselstrom zu entfernen. Dieser Vorgang wird als Berichtigung bezeichnet. Ein 1000uF / 50V-Kondensator wurde für die Filtration verwendet, was bedeutet, dass die Wellen in der resultierenden Welle entfernt werden. Und schließlich wird eine Zenerdiode von 6,2 V / 1 W als Spannungsregler verwendet. Wie wir wissen, bietet diese Schaltung ca. 12V Ausgang (siehe Tabelle oben), so dass diese Zenerdiode ihn auf ca. 6,2 V Spannung und fließen den zusätzlichen Strom zurück. Ein anderer Wert der Zenerdiode kann auch für die gewünschte Spannung wie 5,1 V, 8 V usw. verwendet werden. Eine LED wird zu Anzeige- und Testzwecken angeschlossen. R3 (100 Ohm) wird als Strombegrenzungswiderstand verwendet.
Verwenden Sie einen Widerstand von 1 Watt oder mehr (5 W), insbesondere den Widerstand R4. Andernfalls brennt es nach einiger Zeit. Sie sind normalerweise dicker als der übliche Widerstand. Unten sehen Sie das Diagramm für verschiedene Arten von Widerständen:
Die Vorteile dieses transformatorlosen Netzteils gegenüber dem transformatorbasierten Netzteil sind: Es ist kostengünstig, leichter und kleiner.
Anmerkungen
- Machen Sie es auf eigenes Risiko, es ist äußerst gefährlich, ohne angemessene Erfahrung und Vorsichtsmaßnahmen mit Wechselstromnetzen zu arbeiten. Seien Sie beim Aufbau dieser Schaltung äußerst vorsichtig.
- Ersetzen Sie den X-Rated-Kondensator nicht durch einen normalen Kondensator, da er sonst platzt.
- Wenn mehr Ausgangsspannung und Ausgangsstrom erforderlich sind, verwenden Sie gemäß Tabelle einen anderen Wert des X-Nennkondensators.
- Verwenden Sie nur einen Widerstand von 1 Watt oder mehr (5 W) und eine Zenerdiode.
- Eine 1-Ampere-Sicherung kann aus Sicherheitsgründen auch vor einem X-Nennkondensator in Reihe mit der Phasenleitung verwendet werden.
- Der IC-Spannungsregler kann auch anstelle der Zenerdiode zur Spannungsregelung verwendet werden.