Kuidas arvutada trafota toiteallikaid

Selles postituses selgitatakse, kuidas takisti ja kondensaatori väärtusi trafota toiteallika vooluringides arvutada lihtsate valemite abil nagu oomi seadus.

Analüüsides mahtuval töötavat toiteallikat

Enne kui õpime trafoteta toiteallika takisti ja kondensaatori väärtuste arvutamise ja optimeerimise valemi, oleks oluline kõigepealt kokku võtta standard trafota toiteallika disain .

Diagrammile viidates määratakse kaasatud erinevatele komponentidele järgmised konkreetsed funktsioonid:

C1 on mittepolaarne kõrgepinge kondensaator, mis sisestatakse surmava põhivoolu langetamiseks soovitud piiridesse vastavalt koormuse spetsifikatsioonile. See komponent muutub seepärast määratud võrguvoolu piiramise funktsiooni tõttu ülioluliseks.

D1 kuni D4 on konfigureeritud kui a sildalaldi võrk alandatud alalisvoolu alandamiseks C1-st, et muuta väljund sobivaks mis tahes kavandatud alalisvoolukoormusele.

Z1 on paigutatud väljundi stabiliseerimiseks nõutavate ohutute pingepiirideni.

C2 on installitud filtreerige kõik pulsatsioonid alalisvoolus ja luua ühendatud koormuse jaoks täiesti puhas alalisvool.

R2 võib olla valikuline, kuid seda soovitatakse vooluvõrgust sisse lülitatud sisselülitamise vastu võitlemiseks, kuigi eelistatavalt tuleb see komponent asendada NTC termistoriga.

Ohmi seadust kasutades

Me kõik teame, kuidas töötab Ohmi seadus ja kuidas seda tundmatu parameetri leidmiseks kasutada, kui teised kaks on teada. Ometi, kui mahtuvusliku tüüpi toiteallikal on omapärased omadused ja sellega on ühendatud LED-id, muutub voolu, pingelanguse ja LED-takisti arvutamine veidi segaseks.

Kuidas arvutada ja lahutada voolu, pinge parameetreid trafoteta toiteallikates.

Pärast asjakohaste mustrite hoolikat uurimist mõtlesin välja lihtsa ja tõhusa viisi ülaltoodud probleemide lahendamiseks, eriti kui kasutatav toiteallikas on trafoteta või sisaldab voolu juhtimiseks PPC kondensaatoreid või reaktanssi.

Mahtuvuslike toiteallikate voolu hindamine

Tavaliselt a trafota toiteallikas toodab väljundi, mille voolutugevus on väga madal, kuid pingega, mis on võrdne rakendatud vahelduvvooluvõrguga (kuni see on koormatud).

Näiteks 1 uF, 400 V (purunemispinge), kui see on ühendatud 220 V x 1,4 = 308 V (pärast silda) toiteallikaga, tekitab maksimaalselt 70 mA voolu ja esialgse pinge näidu 308 volti.

Kuid see pinge langeb väga lineaarselt, kui väljund koormatakse ja vool võetakse 70-mahutist.

Me teame, et kui koormus kulutab kogu 70 mA, tähendaks see pinge langemist peaaegu nullini.

Kuna see langus on lineaarne, võime algse väljundpinge jagada maksimaalse vooluga, et leida pingelangud, mis tekiksid koormusvoolude erineva suuruse korral.

Seetõttu jagades 308 volti 70 mA-ga, annab 4,4 V. See on pinge langemise kiirus iga koormusega lisatud 1 mA voolu kohta.

See tähendab, et kui koormus tarbib 20 mA voolu, on pingelangus 20 × 4,4 = 88 volti, nii et väljund näitab nüüd pinget 308 - 62,8 = 220 volti DC (pärast silda).

Näiteks a-ga 1 vatti LED otse sellesse vooluahelasse ühendatud ilma takisti näitaks pinget, mis võrdub LED-i (3,3 V) pinge langusega, seda seetõttu, et LED vajub peaaegu kogu kondensaatorist saadaoleva voolu. LED-i pinge ei lange siiski nulli, kuna esipinge on suurim kindlaksmääratud pinge, mis võib selle üle langeda.

Ülaltoodud arutelu ja analüüsi põhjal saab selgeks, et mis tahes toiteallika pinge ei ole oluline, kui toiteallika voolutugevus on 'suhteliselt' madal.

Näiteks kui arvestada valgusdioodiga, suudab see taluda 30–40 mA voolutugevust pingel, mis on lähedane tema „ettepoole suunatud pinge langusele”, kuid kõrgema pinge korral võib see vool LED-i jaoks ohtlikuks muutuda, nii et see seisneb maksimaalse voolu võrdsena hoidmises maksimaalne ohutu lubatud koormuse piir.

Takisti väärtuste arvutamine

Takisti koormuse jaoks : Kui koormusena kasutatakse valgusdioodi, on soovitatav valida kondensaator, mille reaktantsväärtus lubab LED-ile ainult maksimaalset talutavat voolu, sellisel juhul saab takisti täielikult vältida.

Kui kondensaatori väärtus on suurem suurema voolutugevusega, siis ilmselt nagu ülalpool arutatud, võime voolu vähendamiseks lubatud piirini lisada takisti.

Ülepinge piiri takisti arvutamine : Ülaltoodud skeemivormide takisti R2 on sisse lülitatud üleliigse piiraja takisti. Põhimõtteliselt kaitseb see haavatavat koormust esialgse pinge eest.

Esialgse sisselülitamise perioodil toimib kondensaator C1 täieliku lühisena, ehkki vaid mõne millisekundi jooksul ja võib kogu väljundi kogu 220 V ulatuses lubada.

See võib olla piisav toitega ühendatud tundlike elektrooniliste vooluahelate või LED-ide puhumiseks, mis sisaldab ka stabiliseerivat zenerdioodi.

Kuna zener-diood moodustab esimese rea elektroonilise seadme, mida tuleb kaitsta esialgse tõusu eest, saab R2 arvutada vastavalt zener-dioodi spetsifikatsioonidele ja maksimaalsele zeneri vool või zeneri hajumine.

Meie näite jaoks on zeneri maksimaalne talutav vool 1 vatt / 12 V = 0,083 amprit.

Seetõttu peaks R2 olema = 12 / 0,083 = 144 oomi

Kuna aga tõusu vool on ainult millisekundid, võib see väärtus olla sellest palju väiksem.

Siin. me ei võta zeneri arvutamiseks arvesse 310V sisendit, kuna C1 piirab voolu 70 mA-ni.

Kuna R2 võib tavapärase töö ajal koormuse jaoks tarbetult piirata väärtuslikku voolu, peab see ideaaljuhul olema NTC takisti tüüp. NTC tagab, et voolu piiratakse ainult esialgse sisselülitamise perioodil ja seejärel lastakse kogu 70 mA-l koormuse jaoks piiranguteta läbida.

Tühjendustakisti arvutamine : Takisti R1 kasutatakse C1-sisese salvestatud kõrgepinge laengu tühjendamiseks alati, kui vooluahel on vooluvõrgust lahti ühendatud.

R1 väärtus peaks olema C1 madalaks tühjendamiseks võimalikult madal, kuid hajutab minimaalse kuumuse, olles samal ajal ühendatud vooluvõrku.

Kuna R1 võib olla 1/4-vatine takisti, peab selle hajuvus olema väiksem kui 0,25 / 310 = 0,0008 amprit või 0,8 mA.

Seetõttu R1 = 310 / 0,0008 = 387500 oomi või umbes 390 k.

20 mA LED-takisti arvutamine

Näide: näidatud diagrammil tekitab kondensaatori väärtus maksimaalselt 70 mA. mis on mis tahes LED-i jaoks üsna kõrge. LED-i / takisti standardvalemi kasutamine:

R = (toitepinge VS - LED-i pinge VF) / LED-vool IL,
= (220-3,3) /0,02 = 10,83K,

Kuid 10,83K väärtus tundub üsna tohutu ja langetaks märgatavalt LED-i valgustuse .... sellegipoolest näevad arvutused täiesti õigustatud .... nii et kas meil on siin midagi puudu ??

Ma arvan, et siin ei pruugi pinge 220 olla õige, sest lõpuks vajaks LED vaid 3,3 V .... miks mitte seda väärtust ülaltoodud valemis rakendada ja tulemusi kontrollida? Juhul, kui olete kasutanud zenerdioodi, saab selle asemel rakendada zeneri väärtust.

Ok, siin me läheme uuesti.

R = 3,3 / 0,02 = 165 oomi

Nüüd näeb see palju parem välja.

Kui kasutasite, ütleme 12V zenerdiood enne LED-i, võib valemi arvutada järgmiselt:

R = (toitepinge VS - LED-i pinge VF) / LED-vool IL,
= (12 - 3,3) / 0,02 = 435 oomi,

Seetõttu on takisti väärtus selle juhtimiseks punane LED ohutult oleks umbes 400 oomi.

Kondensaatori voolu leidmine

Eespool käsitletud trafoteta konstruktsioonis on C1 üks oluline komponent, mis tuleb õigesti mõõta, nii et selle väljundvool optimeeritaks optimaalselt vastavalt koormuse spetsifikatsioonile.

Suhteliselt väiksema koormuse jaoks suure väärtusega kondensaatori valimine võib suurendada liigse voolutugevuse ohtu koormusse ja seda varem kahjustada.

Korralikult arvutatud kondensaator tagab vastupidi kontrollitud tõusu ja nominaalse hajumise, säilitades ühendatud koormuse piisava ohutuse.

Ohmi seadust kasutades

Voolu suuruse, mis võib olla konkreetse koormuse jaoks trafota toiteallika kaudu optimaalselt lubatud, võib arvutada Ohmi seaduse abil:

I = V / R

kus I = vool, V = pinge, R = takistus

Kuid nagu näeme, on R ülaltoodud valemis paaritu parameeter, kuna meil on kondensaator voolu piirava liikmena.

Selle purustamiseks peame tuletama meetodi, mis tõlgib kondensaatori praeguse piirväärtuse oomi või takistuse ühiku kujul, nii et Ohmi seaduse valem oleks lahendatav.

Kondensaatori reaktsioonivõime arvutamine

Selleks uurime kõigepealt kondensaatori reaktantsit, mida võib pidada takisti takistuse ekvivalendiks.

Reaktantsuse valem on:

Xc = 1/2 (pi) fC

kus Xc = reaktants,

pi = 22/7

f = sagedus

C = kondensaatori väärtus Faradides

Ülaltoodud valemiga saadud tulemus on oomides, mida saab vahetult asendada meie eelnevalt mainitud Ohmi seadusega.

Lahendame näite ülaltoodud valemite rakendamise mõistmiseks:

Vaatame, kui palju voolu 1uF kondensaator suudab konkreetsele koormusele anda:

Meie käes on järgmised andmed:

pi = 22/7 = 3,14

f = 50 Hz (võrgu vahelduvvoolu sagedus)

ja C = 1uF või 0,000001F

Reaktantsuse võrrandi lahendamine ülaltoodud andmete abil annab:

Xc = 1 / (2 x 3,14 x 50 x 0,000001)

= Umbes 3184 oomi

Asendades selle samaväärse takistuse väärtuse meie Ohmi seaduse valemis, saame:

R = V / I

või I = V / R

Eeldades, et V = 220 V (kuna kondensaator on ette nähtud töötama võrgupingega.)

Saame:

I = 220/3184

= Umbes 0,069 amprit või umbes 69 mA

Sarnaselt saab arvutada ka teisi kondensaatoreid nende maksimaalse voolutugevuse või nimiväärtuse teadmiseks.

Ülaltoodud arutelu selgitab põhjalikult, kuidas kondensaatori voolu saab arvutada mis tahes asjakohases vooluahelas, eriti trafoteta mahtuvuslike toiteallikate korral.

HOIATUS: EELNE KONSTRUKTSIOON EI OLE ISOLEERITUD PÕHISISENDIST, SELLEKS TERVE ÜKSUS VÕIB LEPUTADA SISSEJUHTIVADE PÕHJADELE, VÕTTA ERITI ettevaatlik, kui käideldakse asendis.