Kā aprēķināt strāvas avotus bez transformatoriem

Šajā ziņojumā ir paskaidrots, kā aprēķināt rezistora un kondensatora vērtības bez transformatora barošanas ķēdēs, izmantojot vienkāršas formulas, piemēram, omu likumu.

Kapaktīvās barošanas avota analīze

Pirms mēs uzzinām formulu rezistoru un kondensatoru vērtību aprēķināšanai un optimizēšanai bez transformatora barošanas avotā, vispirms būtu svarīgi apkopot standartu beztransformatora barošanas avota dizains .

Atsaucoties uz diagrammu, dažādiem iesaistītajiem komponentiem tiek piešķirtas šādas īpašas funkcijas:

C1 ir nepolārs augstsprieguma kondensators, kas tiek ieviests, lai samazinātu letālo tīkla strāvu līdz vēlamajām robežām atbilstoši slodzes specifikācijām. Tādējādi šī sastāvdaļa kļūst ārkārtīgi izšķiroša, pateicoties piešķirtajai tīkla strāvas ierobežošanas funkcijai.

D1 līdz D4 ir konfigurēti kā a tilta taisngriežu tīkls pakāpeniskas maiņstrāvas izlīdzināšanai no C1, lai izeja būtu piemērota jebkurai paredzētajai līdzstrāvas slodzei.

Z1 ir novietots, lai stabilizētu izeju līdz vajadzīgajām drošā sprieguma robežām.

C2 ir instalēts filtrē visus viļņus līdzstrāvā un izveidot pilnīgi tīru līdzstrāvu pievienotajai slodzei.

R2 var būt neobligāts, taču tas ir ieteicams, lai novērstu ieslēgšanas spriegumu no tīkla, lai gan vēlams, lai šis komponents būtu jāaizstāj ar NTC termistoru.

Izmantojot Ohma likumu

Mēs visi zinām, kā darbojas Ohma likums un kā to izmantot, lai atrastu nezināmu parametru, kad ir zināmi pārējie divi. Tomēr, ja kapacitatīvam barošanas avotam ir īpašas iezīmes un tam ir pievienotas gaismas diodes, strāvas, sprieguma krituma un LED rezistora aprēķināšana kļūst mazliet mulsinoša.

Kā aprēķināt un atskaitīt strāvas, sprieguma parametrus beztransformatoru barošanas avotos.

Pēc rūpīgas attiecīgo modeļu izpētes es izstrādāju vienkāršu un efektīvu veidu, kā atrisināt iepriekš minētos jautājumus, it īpaši, ja izmantotais barošanas avots ir bez transformatora vai strāvas kontrolei ir iekļauti PPC kondensatori vai reaktivitāte.

Kapacitatīvo barošanas avotu strāvas novērtēšana

Parasti a strāvas padeve bez transformatora radīs izvadi ar ļoti zemām strāvas vērtībām, bet ar spriegumu, kas vienāds ar lietoto maiņstrāvas tīklu (līdz tas ir noslogots).

Piemēram, 1 µF, 400 V (sadalījuma spriegums), ja tas ir pievienots 220 V x 1,4 = 308 V (pēc tilta) elektrotīklam, radīs maksimāli 70 mA strāvu un sākotnējo sprieguma rādījumu 308 volti.

Tomēr šis spriegums parādīs ļoti lineāru kritumu, jo izeja tiek noslogota un strāva tiek iegūta no “70 mA” rezervuāra.

Mēs zinām, ka, ja slodze patērē visu 70 mA, tas nozīmē, ka spriegums nokrīt gandrīz līdz nullei.

Tā kā šis kritums ir lineārs, mēs varam vienkārši sadalīt sākotnējo izejas spriegumu ar maksimālo strāvu, lai atrastu sprieguma kritumus, kas rastos dažādiem slodzes strāvu lielumiem.

Tāpēc 308 voltu dalīšana ar 70 mA dod 4,4 V. Tas ir ātrums, kādā spriegums samazināsies par katru 1 mA strāvu, kas pievienota slodzei.

Tas nozīmē, ka, ja slodze patērē 20 mA strāvu, sprieguma kritums būs 20 × 4,4 = 88 volti, tāpēc izeja tagad parādīs spriegumu 308 - 62,8 = 220 volti DC (pēc tilta).

Piemēram, ar a 1 vatu LED kas tieši savienots ar šo ķēdi bez rezistora, parādītu spriegumu, kas vienāds ar gaismas diodes sprieguma kritumu uz priekšu (3,3 V), tas ir tāpēc, ka gaismas diode gandrīz nogremdē visu kondensatora pieejamo strāvu. Tomēr spriegums visā gaismas diodē nesamazinās līdz nullei, jo spriegums uz priekšu ir maksimālais norādītais spriegums, kas tam var samazināties.

No iepriekšminētās diskusijas un analīzes kļūst skaidrs, ka spriegumam jebkurā barošanas blokā nav nozīmes, ja strāvas padeves strāvas padeves spēja ir „salīdzinoši” zema.

Piemēram, ja ņemam vērā gaismas diodi, tā var izturēt 30 līdz 40 mA strāvu pie sprieguma, kas ir tuvu tā “priekšējā sprieguma kritumam”, tomēr pie augstāka sprieguma šī strāva var kļūt bīstama LED, tāpēc viss ir saistīts ar maksimālās strāvas noturēšanu vienādā ar maksimālā drošā pieļaujamā slodzes robeža.

Rezistoru vērtību aprēķināšana

Slodzes rezistors : Ja kā slodzi izmanto gaismas diodi, ieteicams izvēlēties kondensatoru, kura reaktivitātes vērtība pieļauj tikai maksimāli pieļaujamo strāvu LED, tādā gadījumā var pilnībā izvairīties no rezistora.

Ja kondensatora vērtība ir liels ar lielākām strāvas izejām, tad, iespējams, kā jau minēts iepriekš, mēs varam iekļaut rezistoru, lai samazinātu strāvu līdz pieļaujamajām robežām.

Aprēķina pārsprieguma robežas rezistoru : Rezistors R2 iepriekšminētajās diagrammas formās ir iekļauts kā ieslēgšanas pārsprieguma ierobežotāja rezistors. Tas galvenokārt aizsargā neaizsargāto slodzi no sākotnējās pārsprieguma strāvas.

Sākotnējā ieslēgšanas perioda laikā kondensators C1 darbojas kā pilnīgs īssavienojums, kaut arī tikai dažas milisekundes, un tas var ļaut visu 220 V pāri izejai.

Tas var būt pietiekami, lai izpūstas jutīgās elektroniskās ķēdes vai gaismas diodes, kas savienotas ar padevi, kas ietver arī stabilizējošo zenera diode.

Tā kā zenera diode ir pirmā elektroniskā ierīce rindā, kas jāaizsargā no sākotnējā pieplūduma, R2 var aprēķināt saskaņā ar zener diode specifikācijām un maksimālo zener strāva vai zenera izkliedēšana.

Mūsu piemērā zenera maksimāli pieļaujamā strāva būs 1 vats / 12 V = 0,083 ampēri.

Tāpēc R2 jābūt = 12 / 0,083 = 144 omi

Tomēr, tā kā pārsprieguma strāva ir tikai milisekundes, šī vērtība varētu būt daudz zemāka par šo.

Šeit. zenera aprēķinam mēs neuzskatām 310V ieeju, jo C1 strāvu ierobežo līdz 70 mA.

Tā kā R2 normālas darbības laikā var nevajadzīgi ierobežot vērtīgo strāvu slodzei, ideālā gadījumā tai jābūt NTC rezistora tips. NTC pārliecinās, ka strāva tiek ierobežota tikai sākotnējā ieslēgšanas perioda laikā, un pēc tam pilnai 70 mA tiek atļauts iziet bez ierobežojumiem attiecībā uz slodzi.

Izlādes pretestības aprēķināšana : Rezistoru R1 izmanto, lai izlādētu uzkrāto augstsprieguma lādiņu C1 iekšienē ikreiz, kad ķēde tiek atvienota no tīkla.

R1 vērtībai jābūt pēc iespējas zemākai, lai ātri izlādētu C1, tomēr tā izkliedē minimālo siltumu, vienlaikus pieslēdzoties maiņstrāvai.

Tā kā R1 var būt 1/4 vatu rezistors, tā izkliedēšanai jābūt mazākai par 0,25 / 310 = 0,0008 ampēriem vai 0,8 mA.

Tāpēc R1 = 310 / 0,0008 = 387500 omi vai aptuveni 390 k.

Aprēķina 20 mA LED rezistoru

Piemērs: parādītajā diagrammā kondensatora vērtība rada maks. 70 mA. strāva, kas ir diezgan augsta, lai jebkurš LED varētu izturēt. Izmantojot standarta LED / rezistora formulu:

R = (barošanas spriegums VS - LED spriegums uz priekšu VF) / LED strāva IL,
= (220-3,3) /0,02 = 10,83K,

Tomēr 10,83K vērtība izskatās diezgan milzīga, un tas ievērojami samazinātu gaismas diožu apgaismojumu .... tomēr aprēķini izskatās absolūti likumīgi .... vai mums šeit kaut kas pietrūkst?

Es domāju, ka šeit spriegums '220' varētu nebūt pareizs, jo galu galā LED būtu vajadzīgs tikai 3,3 V .... kāpēc gan nepiemērot šo vērtību iepriekš minētajā formulā un pārbaudīt rezultātus? Gadījumā, ja esat izmantojis zenera diode, tā vietā šeit var izmantot zener vērtību.

Labi, šeit mēs atkal ejam.

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

Tagad tas izskatās daudz labāk.

Ja jūs izmantojāt, teiksim 12 V zenera diode pirms gaismas diode, formulu var aprēķināt, kā norādīts zemāk:

R = (barošanas spriegums VS - LED spriegums uz priekšu VF) / LED strāva IL,
= (12 - 3,3) / 0,02 = 435 omi,

Tāpēc rezistora vērtība tā kontrolēšanai sarkana LED droši būtu aptuveni 400 omi.

Kondensatora strāvas atrašana

Visā iepriekš apskatītajā beztransformatora projektā C1 ir viens no svarīgākajiem komponentiem, kam jābūt pareizi izmērītam, lai tā strāvas izeja tiktu optimizēta atbilstoši slodzes specifikācijām.

Augstas vērtības kondensatora izvēle salīdzinoši mazākai slodzei var palielināt pārmērīgas pārsprieguma strāvas iestāšanās risku un ātrāk to sabojāt.

Pareizi aprēķināts kondensators gluži pretēji nodrošina kontrolētu pārsprieguma ieslēgšanos un nominālo izkliedi, saglabājot pievienotās slodzes pietiekamu drošību.

Izmantojot Ohma likumu

Strāvas lielumu, kas var būt optimāli pieļaujams, izmantojot strāvas padevi bez transformatora konkrētai slodzei, var aprēķināt, izmantojot Ohma likumu:

I = V / R

kur I = strāva, V = spriegums, R = pretestība

Tomēr, kā mēs redzam, iepriekšminētajā formulā R ir nepāra parametrs, jo mums ir darīšana ar kondensatoru kā strāvas ierobežotāju.

Lai to salauztu, mums jāizgūst metode, kas pārveidos kondensatora pašreizējo ierobežojošo vērtību omu vai pretestības vienību izteiksmē, lai varētu atrisināt Oma likuma formulu.

Kondensatora reakcijas aprēķināšana

Lai to izdarītu, vispirms noskaidrojam kondensatora reaktivitāti, ko var uzskatīt par rezistora pretestības ekvivalentu.

Reaktivitātes formula ir:

Xc = 1/2 (pi) fC

kur Xc = reaktivitāte,

pi = 22/7

f = frekvence

C = kondensatora vērtība Farads

Rezultāts, kas iegūts no iepriekš minētās formulas, ir omos, ko var tieši aizstāt mūsu iepriekš minētajā Ohma likumā.

Atrisināsim piemēru, lai izprastu iepriekš minēto formulu ieviešanu:

Apskatīsim, cik lielu strāvu 1uF kondensators var piegādāt konkrētai slodzei:

Mūsu rokā ir šādi dati:

pi = 22/7 = 3,14

f = 50 Hz (tīkla maiņstrāvas frekvence)

un C = 1uF vai 0,000001F

Reaktivitātes vienādojuma atrisināšana, izmantojot iepriekš minētos datus, dod:

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

= Aptuveni 3184 omi

Aizstājot šo ekvivalentu pretestības vērtību mūsu Ohma likuma formulā, mēs iegūstam:

R = V / I

vai I = V / R

Pieņemot, ka V = 220 V (jo kondensators ir paredzēts darbam ar tīkla spriegumu.)

Mēs iegūstam:

I = 220/3184

= Aptuveni 0,069 ampēri vai aptuveni 69 mA

Līdzīgi var aprēķināt arī citus kondensatorus, zinot to maksimālo strāvas padeves jaudu vai nominālvērtību.

Iepriekš minētā diskusija izsmeļoši izskaidro, kā kondensatora strāvu var aprēķināt jebkurā attiecīgajā ķēdē, it īpaši bez transformatora kapacitatīvās barošanas avotos.

BRĪDINĀJUMS: AUGSTĀKAIS DIZAINS NAV IZOLĒTS NO GALVENĀS IEVADES, TĀPĒC KĀDA VIENĪBA VARĒTU PELDĒT AR LETĀLĀS IEVADES TĪKLIEM, BŪT ĪPAŠI UZMANĪGAI, RĪKOTIES AR PĀRVADĀJUMU.