Емкостный источник питания

Емкостный источник питания или емкостный капельник — это тип источника питания который использует емкостное реактивное сопротивление конденсатора , для снижения более высокого сети переменного тока напряжения до более низкого напряжения постоянного тока .

Это относительно недорогой метод по сравнению с типичными решениями с использованием трансформатора , однако требуется относительно большой конденсатор сетевого напряжения, и его емкость должна увеличиваться с увеличением выходного тока , что приводит к более высокой стоимости и громоздкости конденсатора. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Основным недостатком этого типа источника питания является отсутствие гальванической развязки между входом и выходом, что означает, что выходная сторона представляет собой опасную опасность поражения электрическим током. В целях безопасности этот тип источника питания и каждая подключенная к нему цепь должны иметь двойную изоляцию во всех местах, где человек может вступить с ним в электрический контакт. ^{[ 3 ]} Кроме того, выход из строя одного компонента может привести к недопустимо высокому напряжению на выходе. Например, если стабилитрон в показанной схеме выйдет из строя , произойдет постепенное повышение напряжения на выходе, которое в конечном итоге достигнет входного напряжения (переменного тока). ^{[ 4 ]}

Емкостные источники питания обычно имеют низкий коэффициент мощности .

По уравнению состояния емкости , где $I_{c}=C{\frac {\mathrm {d} V}{\mathrm {d} t}}$ , ток ограничен: 1 ампер, на фарад, на среднеквадратичный вольт, на радиан (фазы). Или $2\pi$ амперы, на фарад, на вольт-среднеквадратичное значение, на герц.

Структура

Емкостный источник питания обычно имеет выпрямитель и фильтр для генерации постоянного тока из пониженного переменного напряжения.

Такой источник питания содержит конденсатор , C1 которого реактивное сопротивление ограничивает ток, протекающий через выпрямительный мост D1 . Резистор . R1 переключения , включенный последовательно с ним, защищает от скачков напряжения во время операций Электролитический конденсатор C2 используется для сглаживания постоянного напряжения и пикового тока (в диапазоне ампер) при переключениях. Справа вверху виден регулятор напряжения , образованный токоограничивающим R3 и стабилитроном IC1 резистором . Если стабильность напряжения не слишком важна, ; в качестве стабилизатора можно использовать стабилитрон устройство с двумя выводами позволит исключить R4 и R5, используемые в качестве резистивного делителя напряжения на схеме выше.

Пример

Изменив значение примера на схеме на конденсатор емкостью 330 нФ, можно обеспечить ток примерно 20 мА, поскольку реактивное сопротивление конденсатора 330 нФ при частоте 50 Гц рассчитывается как ${\textstyle X_{C}={\frac {1}{2\pi \;50\,\mathrm {Hz} \;33\cdot 10^{-8}\,\mathrm {F} }}\approx 9.646\,\mathrm {k\Omega } }$ и применяя закон Ома , который ограничивает ток до ${\textstyle I\approx {\frac {230\,\mathrm {V} }{9.646\,\mathrm {k\Omega } }}\approx 24\cdot 10^{-3}\,\mathrm {A} }$ . Таким образом можно запитать до 48 белых светодиодов последовательно (например, 3,1 В/20 мА/20 000 мкд).

Анализируя схему лампы, показанной на изображении, при частоте 50 Гц конденсатор емкостью 1,2 мкФ имеет реактивное сопротивление 2,653 кОм. По закону Ома ток ограничивается значением $240 В/2653 Ом \approx 90 мА$ , при условии, что напряжение и частота остаются постоянными. Светодиоды подключены параллельно конденсатору электролитического фильтра емкостью 10 мкФ. Имеется четыре параллельные ветви, в каждой из которых последовательно соединено 12 светодиодов; эти ветви потребляют около 20 мА каждая, или 4 x 20 = 80 мА в сумме. Диоды ограничивают напряжение примерно до 40 В на ветвь. Поскольку обычно цепь подключается непосредственно к электросети без гальванической развязки, необходим выключатель остаточного тока в любом типе схемы защиты, используемой для такого типа светодиодных светильников, .

См. также

Ссылки

^ Недорогой блок питания с использованием конденсатора вместо трансформатора (английский перевод)
^ Недорогой блок питания с конденсатором вместо трансформатора (немецкий оригинал)
^ «Шокирующая правда о бестрансформаторных источниках питания» . Хакадей . 4 апреля 2017 г. Архивировано из оригинала 16 апреля 2022 г.
^ Альсайед, Сулейман Альгарби (1 ноября 2021 г.). «Опасность бестрансформаторных источников питания при подключенной нагрузке» . Мир электроники . 127 :1.

Внешние ссылки

Бестрансформаторные источники питания: резистивные и емкостные - микрочип
Проектирование бестрансформаторного источника питания — дизайнерские схемы
Металлизированные конденсаторы MKP - WIMA

[elektronik1-1] Недорогой блок питания с использованием конденсатора вместо трансформатора (английский перевод)

[elektronik2-2] Недорогой блок питания с конденсатором вместо трансформатора (немецкий оригинал)

[hackaday1-3] «Шокирующая правда о бестрансформаторных источниках питания» . Хакадей . 4 апреля 2017 г. Архивировано из оригинала 16 апреля 2022 г.

[4] Альсайед, Сулейман Альгарби (1 ноября 2021 г.). «Опасность бестрансформаторных источников питания при подключенной нагрузке» . Мир электроники . 127 :1.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]