不帶變壓器的電源設(shè)計(jì)方案解析
這不是魔術(shù)也不是夢想。對于小負(fù)載，可以僅使用限流電阻將電壓從230 VAC降低到幾伏特(例如5、12或24)，如圖1的接線圖所示。它的效率極低(<1%)，因?yàn)殡娮鑂1上的熱量損失了能量。實(shí)際上，該組件必須做很多工作才能將電壓從230 VAC RMS降低到12 VDC。在該示例中，該線性分量的平均耗散功率為22 W;平均功耗為22W。因此，它的大小必須至少為50 W，其耗散如下：
V(N3，N2)* I(R1)
圖1：沒有使用大電阻的變壓器的電源
在該圖中，存在三個(gè)操作節(jié)點(diǎn)：N1，N2和N3。根據(jù)所用組件的值，瞬態(tài)電壓(以一秒為單位)顯示在圖2的圖表中。圖2a中的曲線圖顯示輸出達(dá)到12 V需要花費(fèi)多少時(shí)間。該時(shí)間取決于時(shí)間常數(shù)，該時(shí)間常數(shù)也由電容器C1決定。在該示例中，為得出瞬態(tài)信號，這些電容器的充電時(shí)間如下：
C1 = 100 μF，T = 25毫秒
C1 = 470 μF，T = 130毫秒
C1 = 1,000 μF，T = 290毫秒
C1 = 4,700 μF，T = 1.38 s
C1 = 10,000 μF，T = 3 s
在固定的負(fù)載電阻下，紋波取決于電容器C1。電容器越大，輸出信號上出現(xiàn)的紋波越少。使用上述電容器，峰到峰的紋波量(圖3)如下：
?C1 = 100 μF，紋波= 1.17 Vpp
?C1 = 470 μF，紋波= 261.7 mVpp
?C1 = 1,000 μF，紋波= 121.58 mVpp
?C1 = 4,700 μF，紋波= 25.3 mVpp
?C1 = 10,000 μF，紋波= 11.89 mVpp
圖3：漣漪
最專心的讀者會注意到，電路的輸出電壓未達(dá)到所需的12 V，而是達(dá)到了約11.3V。我們可以確保，即使沒有連接負(fù)載，輸出電壓也始終低于12 V(圖4)。)。該電壓降是由二極管D2引起的。肖特基二極管可以減小該電壓降。
圖4：二極管D2引起電壓降。
二、電容器可以改善情況
從圖5的圖表可以看出，在線路上串聯(lián)增加一個(gè)聚酯電容器可以提高系統(tǒng)效率。在這種配置中，效率約為18%。
因?yàn)殡娙萜魃系淖畲箅妷捍笥?20 V，所以必須選擇一個(gè)支持至少650 V的型號，如圖6所示。
圖6：電容器上的最大電壓大于320 V.
通過這種配置，電阻器R1僅耗散0.5 W，但是使用至少2 W的模型總是更好。電容器C2充當(dāng)電阻器，并且在50 Hz的頻率下具有容抗。更準(zhǔn)確地說，電容器的容抗在正弦頻率F下用以下公式表示：
從中可以得出電容器C2的電抗為6772.55Ω，但與電阻不同，它不會散發(fā)熱量。電路的輸出電壓也是12 V，必須從中減去二極管D1的壓降。
警告
當(dāng)電路關(guān)閉時(shí)，電容器C2可能會長時(shí)間保持充電狀態(tài)。我們建議將高歐姆電阻與該組件并聯(lián)，如圖7所示。該電阻(470,000Ω，470kΩ)不會影響電路的正常運(yùn)行。在正常工作條件下，其耗散約為100 mW。電容器的完全放電會在大約1秒鐘內(nèi)發(fā)生，但是0.4秒后，其電壓值將不再具有危險(xiǎn)性。
圖7：當(dāng)電路關(guān)閉時(shí)，電阻R2與電容器C2并聯(lián)使之放電。
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