Paano Makalkula ang Mga Transformerless Power Supply

Ipinapaliwanag ng post na ito kung paano makalkula ang mga halaga ng risistor at kapasitor sa mga transformer na walang kapangyarihan na mga circuit na gumagamit ng mga simpleng pormula tulad ng batas ng ohms.

Sinusuri ang isang Capactive Power Supply

Bago natin malaman ang formula para sa pagkalkula at pag-optimize ng mga halaga ng risistor at kapasitor sa isang walang pagbabago na supply ng kuryente, mahalaga na munang buod ang isang pamantayan walang pagbabago na disenyo ng supply ng kuryente .

Sumangguni sa diagram, ang iba't ibang mga bahagi na kasangkot ay nakatalaga na may mga sumusunod na tiyak na pag-andar:

Ang C1 ay ang nonopolar na mataas na boltahe na capacitor na ipinakilala para sa pag-drop ng nakamamatay na kasalukuyang mga baterya sa nais na mga limitasyon ayon sa pagtutukoy ng pag-load. Ang sangkap na ito sa gayon ay nagiging lubhang mahalaga dahil sa nakatalagang mains kasalukuyang naglilimita function.

Ang D1 hanggang D4 ay na-configure bilang a network ng tagatama ng tulay para sa pagwawasto ng stepped down AC mula sa C1, upang gawing angkop ang output sa anumang nilalayong pag-load ng DC.

Ang Z1 ay nakaposisyon para sa pag-stabilize ng output sa kinakailangang mga limitasyong ligtas na boltahe.

Ang C2 ay naka-install sa i-filter ang anumang ripple sa DC at upang lumikha ng isang perpektong malinis na DC para sa konektadong pagkarga.

Ang R2 ay maaaring opsyonal ngunit inirerekumenda para sa pagharap ng switch ON surge mula sa mains, bagaman mas mabuti ang sangkap na ito ay dapat mapalitan ng isang thermistor ng NTC.

Paggamit ng Batas ng Ohm

Alam nating lahat kung paano gumagana ang batas ng Ohm at kung paano ito gamitin para sa paghahanap ng hindi kilalang parameter kapag kilala ang dalawa pa. Gayunpaman, sa isang capacitive na uri ng supply ng kuryente na mayroong mga kakaibang tampok at may mga koneksyon na koneksyon dito, ang pagkalkula ng kasalukuyang, pagbagsak ng boltahe at LED risistor ay medyo nakalilito.

Paano Makalkula at Mababawas ang Kasalukuyang, Mga Parameter ng Boltahe sa Mga Transformerless Power Supply.

Matapos maingat na mapag-aralan ang mga nauugnay na pattern, gumawa ako ng isang simple at mabisang paraan ng paglutas ng mga isyu sa itaas, lalo na kapag ang ginamit na supply ng kuryente ay isang walang pagbabago o isinasama ang mga capacitor ng PPC o reaktibo para sa pagkontrol ng kasalukuyang.

Sinusuri ang Kasalukuyan sa Mga Capacitive Power Supply

Karaniwan, a transformerless power supply ay gagawa ng isang output na may napakababang kasalukuyang mga halaga ngunit may mga voltages na katumbas ng inilapat na AC mains (hanggang sa ma-load ito).

Halimbawa, isang 1 µF, 400 V (breakdown voltage) kapag nakakonekta sa isang 220 V x 1.4 = 308V (pagkatapos ng tulay) ang supply ng mains ay makakagawa ng maximum na 70 mA ng kasalukuyang at isang paunang boltahe na nagbabasa ng 308 Volts.

Gayunpaman ang boltahe na ito ay magpapakita ng isang napaka-linear na drop habang ang output ay makakakuha ng load at kasalukuyang inilabas mula sa '70 mA' na reservoir.

Alam namin na kung ang load ay natupok ang buong 70 mA ay nangangahulugan na ang boltahe ay bumababa sa halos zero.

Ngayon dahil ang drop na ito ay linear, maaari lamang nating hatiin ang paunang boltahe ng output na may kasalukuyang max upang makita ang mga patak ng boltahe na magaganap para sa iba't ibang mga magnitude ng mga daloy ng pag-load.

Samakatuwid ang paghahati ng 308 volts ng 70 mA ay nagbibigay ng 4.4V. Ito ang rate kung saan ang boltahe ay mahuhulog para sa bawat 1 mA ng kasalukuyang idinagdag sa pag-load.

Nagpapahiwatig iyon kung ang pagkarga ay gumagamit ng 20 mA ng kasalukuyang, ang pagbaba ng boltahe ay 20 × 4.4 = 88 volts, kaya ang output ngayon ay magpapakita ng boltahe na 308 - 62.8 = 220 volts DC (pagkatapos ng tulay).

Halimbawa kasama ang a 1 wat wat LED direktang konektado sa circuit na ito nang walang risistor ay magpapakita ng isang boltahe na katumbas ng pasulong na pagbagsak ng boltahe ng LED (3.3V), ito ay dahil ang LED ay lumulubog halos lahat ng kasalukuyang magagamit mula sa capacitor. Gayunpaman ang boltahe sa kabuuan ng LED ay hindi bumababa sa zero dahil ang pasulong na boltahe ay maximum na tinukoy na boltahe na maaaring mahulog sa kabuuan nito.

Mula sa talakayan at pagsusuri sa itaas, malinaw na ang boltahe sa anumang yunit ng suplay ng kuryente ay hindi mahalaga kung ang kasalukuyang kakayahan sa paghahatid ng supply ng kuryente ay 'medyo' mababa.

Halimbawa kung isasaalang-alang namin ang isang LED, makatiis ito ng 30 hanggang 40 mA kasalukuyang sa voltages na malapit sa 'pasulong na pagbagsak ng boltahe', subalit sa mas mataas na boltahe ang kasalukuyang ito ay maaaring mapanganib para sa LED, kaya't tungkol sa pagpapanatili ng maximum na kasalukuyang katumbas ng ang maximum na ligtas na matitiis na limitasyon ng pagkarga.

Kinakalkula ang Mga Halaga ng Resistor

Resistor para sa Load : Kapag ang isang LED ay ginagamit bilang pag-load, inirerekumenda na pumili ng isang kapasitor na ang halaga ng reaktibo ay nagbibigay-daan lamang sa maximum na natitiis na kasalukuyang sa LED, kung saan ang isang risistor ay maaaring ganap na iwasan.

Kung ang halaga ng capacitor ay malaki na may mas mataas na kasalukuyang mga output, kung gayon marahil tulad ng tinalakay sa itaas maaari nating isama ang isang risistor upang mabawasan ang kasalukuyang hanggang sa matitiis na mga limitasyon.

Kinakalkula ang Surge Limit Resistor : Ang risistor R2 sa mga form sa itaas na diagram ay kasama bilang switch-ON surge limiter resistor. Karaniwan nitong pinoprotektahan ang mahina na pag-load mula sa paunang kasalukuyang pag-alon.

Sa panahon ng paunang switch ON, ang capacitor C1 ay kumikilos tulad ng isang kumpletong maikling circuit, kahit na para lamang sa ilang milliseconds, at maaaring payagan ang buong 220V sa output.

Maaaring sapat ito upang pumutok ang mga sensitibong elektronikong circuit o LED na konektado sa suplay, na kasama rin ang nagpapatatag na zener diode.

Dahil ang zener diode ay bumubuo ng unang elektronikong aparato sa linya na kailangang mapangalagaan mula sa paunang paggulong, maaaring makalkula ang R2 alinsunod sa mga pagtutukoy ng zener diode, at maximum kasalukuyang zener , o pagwawaldas ng zener.

Ang maximum na natitiis na kasalukuyang ng zener para sa aming halimbawa ay magiging 1 watt / 12 V = 0.083 amps.

Samakatuwid ang R2 ay dapat na = 12 / 0.083 = 144 Ohms

Gayunpaman, dahil ang daloy ng alon ay para lamang sa isang milliseconds, ang halagang ito ay maaaring mas mababa kaysa dito.

Dito hindi namin isinasaalang-alang ang input ng 310V para sa pagkalkula ng zener, dahil ang kasalukuyang ay limitado sa 70 mA ng C1.

Dahil ang R2 ay maaaring hindi kinakailangan na paghigpitan ang mahalagang kasalukuyang para sa pag-load sa panahon ng normal na operasyon, dapat itong perpektong isang NTC uri ng risistor. Sisiguraduhin ng isang NTC na ang kasalukuyang pinaghihigpitan lamang sa panahon ng paunang switch ON, at pagkatapos ay ang buong 70 mA ay pinapayagan na pumasa nang hindi pinaghihigpitan para sa pag-load.

Kinakalkula ang Discharge Resistor : Ang Resistor R1 ay ginagamit para sa paglabas ng nakaimbak na mataas na singil ng boltahe sa loob ng C1, tuwing ang circuit ay hindi nakakabit mula sa mains.

Ang halaga ng R1 ay dapat na mas mababa sa isang posible para sa mabilis na paglabas ng C1, ngunit paalisin ang minimum na init habang nakakonekta sa mains AC.

Dahil ang R1 ay maaaring maging 1/4 watt risistor, ang pagwawaldas nito ay dapat na mas mababa sa 0.25 / 310 = 0,0008 amps o 0.8 mA.

Samakatuwid R1 = 310 / 0.0008 = 387500 Ohms o 390 k humigit-kumulang.

Kinakalkula ang isang 20 mA LED Resistor

Halimbawa: Sa ipinakitang diagram, ang halaga ng capacitor ay gumagawa ng 70 mA ng max. kasalukuyang na kung saan ay lubos na mataas para sa anumang LED upang makatiis. Gamit ang karaniwang formula ng LED / risistor:

R = (supply boltahe VS - LED pasulong na boltahe VF) / LED kasalukuyang IL,
= (220 - 3.3) /0.02 = 10.83K,

Gayunpaman ang halaga ng 10.83K ay mukhang napakalaki, at malaki ang ihuhulog ang pag-iilaw sa LED .... wala-ang-mas kaunti ang mga kalkulasyon ay mukhang ganap na lehitimo .... kaya't may nawawala tayo dito ??

Sa palagay ko dito ang boltahe na '220' ay maaaring hindi tama dahil sa huli ang LED ay nangangailangan ng 3.3V lamang .... kaya bakit hindi ilapat ang halagang ito sa pormula sa itaas at suriin ang mga resulta? Kung sakaling gumamit ka ng isang zener diode, kung gayon ang halaga ng zener ay maaaring mailapat dito sa halip.

Ok, eto na naman tayo.

R = 3.3 / 0.02 = 165 ohms

Ngayon ito ay mukhang mas mahusay.

Kung sakaling ginamit mo, sabihin nating isang 12V zener diode bago ang LED, ang formula ay maaaring kalkulahin tulad ng ibinigay sa ibaba:

R = (supply boltahe VS - LED pasulong na boltahe VF) / LED kasalukuyang IL,
= (12 - 3.3) /0.02 = 435 Ohms,

Samakatuwid ang halaga ng risistor para sa pagkontrol ng isa pulang LED ligtas na nasa paligid ng 400 ohm.

Paghanap ng Kasalukuyang Capacitor

Sa buong disenyo ng transformerless na tinalakay sa itaas, ang C1 ay ang isang mahalagang sangkap na dapat na dimensyonado nang tama upang ang kasalukuyang output mula dito ay na-optimize nang mahusay ayon sa detalye ng pag-load.

Ang pagpili ng isang mataas na halaga ng kapasitor para sa isang medyo maliit na pag-load ay maaaring dagdagan ang panganib ng labis na kasalukuyang paggulong na pumapasok sa pagkarga at mas mabilis na masisira ito.

Ang isang maayos na kinakalkula na capacitor sa salungat ay tinitiyak ang isang kinokontrol na surge inrush at nominal dissipation na nagpapanatili ng sapat na kaligtasan para sa konektadong pagkarga.

Paggamit ng Batas ng Ohm

Ang magnitude ng kasalukuyang na maaaring pinapayagan na may optimal na paraan sa pamamagitan ng isang walang pagbabago na supply ng kuryente para sa isang partikular na pagkarga ay maaaring makalkula sa pamamagitan ng paggamit ng batas ng Ohm:

Ako = V / R

kung saan ako = kasalukuyang, V = Boltahe, R = Paglaban

Gayunpaman tulad ng nakikita natin, sa pormula sa itaas R ay isang kakaibang parameter dahil nakikipag-usap kami sa isang kapasitor bilang kasalukuyang miyembro ng paglilimita.

Upang ma-crack ito kailangan naming makakuha ng isang pamamaraan na isasalin ang kasalukuyang nililimitahan na halaga ng capacitor sa mga tuntunin ng Ohms o yunit ng paglaban, upang ang solusyon sa batas ng Ohm ay maaaring malutas.

Kinakalkula ang reaksyon ng Capacitor

Upang magawa ito, nalaman muna natin ang reaktibo ng capacitor na maaaring maituring bilang katumbas ng paglaban ng isang risistor.

Ang formula para sa reaktibo ay:

Xc = 1/2 (pi) fC

kung saan Xc = reaktibo,

pi = 22/7

f = dalas

C = halaga ng capacitor sa Farads

Ang resulta na nakuha mula sa nabanggit na pormula ay nasa Ohms na maaaring direktang mapalitan sa dati nating nabanggit na batas ni Ohm.

Malutas natin ang isang halimbawa para sa pag-unawa sa pagpapatupad ng mga pormula sa itaas:

Tingnan natin kung gaano karaming kasalukuyang isang 1uF capacitor ang maaaring maihatid sa isang partikular na pag-load:

Nasa aming kamay ang sumusunod na data:

pi = 22/7 = 3.14

f = 50 Hz (mains AC frequency)

at C = 1uF o 0.000001F

Ang paglutas ng equation ng reaktibo gamit ang nasa itaas na data ay nagbibigay:

Xc = 1 / (2 x 3.14 x 50 x 0.000001)

= 3184 ohms humigit-kumulang

Ang pagpapalit ng katumbas na halagang paglaban sa formula ng batas ng aming Ohm, nakukuha namin:

R = V / I

o ako = V / R

Ipagpalagay V = 220V (dahil ang capacitor ay inilaan upang gumana sa boltahe ng mains.)

Nakukuha namin:

Ako = 220/3184

= 0.069 amps o 69 mA humigit-kumulang

Katulad nito ang iba pang mga capacitor ay maaaring kalkulahin para sa pag-alam sa kanilang maximum na kasalukuyang paghahatid ng kakayahan o rating.

Ang talakayan sa itaas ay komprehensibong nagpapaliwanag kung paano maaaring makalkula ang isang kasalukuyang kapasitor sa anumang nauugnay na circuit, partikular sa mga transformerless capacitive power supply.

WARNING: ANG NASA LALAKING DESIGN AY HINDI ISULAT MULA SA MAINS INPUT, KAYA ANG BUONG UNIT AY MAAARING MAGLIPAT SA LETHAL INPUT MAINS, LALAKING MAG-INGAT HABANG HANDLING SA SWITCHED SA POSITION.