交直流转换是电力电路设计的重要环节。降压变压器一般用于交直流转换。但是使用变压器使电路体积庞大。负载电路电流要求高时,无需更换变压器。然而,当负载电路需要牵引低电流时,x级无极性电容器也可用于交流到直流转换。这类电源称为电容电源或变压器少电源。变压器小电源采用一个电容的电抗来降低电压。降低交流电压的电容器称为降压电容器。
交流降压使用的电容器为非极化X级额定电容器。这些x级电容器根据其额定电压(如250V、400V、600V)设计为通过高压交流电。任何正常的电解液电容器都无法工作。电解液电容器在其极板上有一个固定的极性。因此,当交流电施加到电容器的极板上时,电容器的极板将得到正负一半交流电的两个相反极性。因此,在任何一个交流电周期中,电容器极板将得到相反极性,在电容器的介质中产生孔。所以一个普通的电解液电容会由于通过电容的交流信号而爆裂。x级非极化电容器可放置于市电,以减少230V交流电。这些电容器需要线对线连接,并用于高压交流电路。
本项目设计的电源电路从主电源输入220-230V AC,并逐步降低至5.67V DC。该电路在输出端的最大电流限制为7.2 mA。
组件需要- - - - - -
组件名称 |
规范 |
数量 |
电容C1 |
0.1uF,400V陶瓷 |
1. |
电容C2 |
2200uF 25V |
1. |
电容器C3 |
0.47uF 25V |
1. |
电阻R1 |
200K 1W |
1. |
电阻R2 |
100欧姆1W |
1. |
二极管D1-D4 |
1 n4007 |
4. |
齐纳二极管D5 |
5.6V 500mW |
1. |
框图 -
图1:无变压器交流至直流电源的方框图
电路连接 -
主电源的相线连接至额定值为0.1 uF 400V的陶瓷电容器,并将放气电阻器(如示意图中的R1所示)并联至电容器。该RC电路串联至全波整流器。全桥整流器通过将四个1N4007二极管相互连接而成,在示意图中指定为D1、D2、D3和D4。D1的阴极和D2的阳极通过RC电路连接到相线,D4的阴极和D3的阳极连接到中性线。连接D2和D3的阴极,从中取出一个端子作为整流器的输出,连接D1和D4的阳极,从中取出另一个端子作为全波整流器的输出。
在全桥整流器的输出端连接一个2200 uF的电容器,用于平滑直流脉冲,在电路的输出端连接一个额定值为5.6V的齐纳二极管,用于电压调节。
如何电路工作 -
在以下操作中,电路的功能可能会发生故障——
1.交-交转换
2.交流到直流转换-全波整流
3.平滑的
4.电压调节
交-交转换
电源的电压是大约220-230V,其具有在输出转换成DC之前被降压到5.6 V AC。为了降低220V AC,0.1微法400 V额定值X级电容器与相线串联使用。的200千个欧和1瓦的额定功率,电阻器R1与电容器并联连接。电阻器R1是一个泄放电阻,其用于安全目的。泄放电阻使电容器放电时的电路被拔出,并且避免了任何电击。电容器两端的电压降依赖于在输出端的负载值和电容器的电抗。
电抗电容器
X=1/(2*π*f*C);
以π= 3.14
AC(F)的电源频率= 50赫兹
电容(C)= 0.1微法
电抗(X) = 31.8 k欧姆
电源提供的最大电流如下所示
I(理论)= V/X (V = 230V AC)
I(理论)=230/31800
I(理论)=7.2 mA
![Circuit Diagram of AC Voltage Reducer based on X-rated Capacitor and Bleeding Resistor 基于X额定电容和放电电阻的交流降压器电路图](https://b3van8qm1o7ou9d3b48qdhsg-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/07/Circuit-Diagram-AC-Voltage-Reducer-Based-X-rated-Capacitor-Bleeding-Resistor.png)
图2:基于x级电容和泄放电阻的交流减压器电路图
交直流转换-全波整流
该下台的交流电压,需要通过整改转换为直流电压。整流是AC电压转换为DC电压的过程。有两种方式可将AC信号转换成DC之一。一种是半波整流,另一种是全波整流。在该电路中,全波桥式整流器用于将AC电压转换成DC电压。全波整流比半波整流更有效,因为它提供完整的阴和AC信号的正面两侧的。在全波桥式整流器配置中,四个二极管被连接以这样的方式导致在输出的直流信号电流流过它们仅在一个方向。在全波整流,同时两个二极管变成正向偏置和另外两个二极管变为反向偏置。
![Circuit Diagram of Full Wave Rectifier 全波整流器电路图](https://b3van8qm1o7ou9d3b48qdhsg-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/07/Circuit-Diagram-Full-Wave-Rectifier.jpg)
图3:全波整流器电路图
在电源的正半周期内,二极管D2和D4串联,二极管D1和D3反向偏置,电流通过输出端,经过D2、输出端和D4。在电源负半周时,二极管D1和D3串联,但二极管D1和D2反向偏置,电流流过D3、输出端和D1。在两种情况下,通过输出端子的电流方向保持一致。
![Circuit Diagram showing positive cycle of Full Wave Rectifier 显示全波整流器正循环的电路图](https://b3van8qm1o7ou9d3b48qdhsg-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/07/Circuit-Diagram-Showing-Positive-Cycle-Full-Wave-Rectifier.jpg)
图4:显示全波整流器正循环的电路图
![Circuit Diagram showing negative cycle of Full Wave Rectifier 显示全波整流器负循环的电路图](https://b3van8qm1o7ou9d3b48qdhsg-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/07/Circuit-Diagram-Showing-Negative-Cycle-Full-Wave-Rectifier.jpg)
图5:显示全波整流器负循环的电路图
选择1N4007二极管来构建全波整流器,因为它们的最大(平均)正向电流额定值为1A,并且在反向偏置条件下,它们可以维持高达1000V的峰值反向电压。因此,本项目使用1N4007二极管进行全波整流。
平滑
平滑是通过使用电容器滤波DC信号的处理。从全波整流器的输出是不是一个稳定的直流电压。从整流器的输出主要有电源的频率的两倍,但包含了涟漪。因此,它需要通过并联连接的电容器装置的全波整流器的输出平滑。一个周期给出一个稳定的直流电压作为输出时的电容器充电和放电。所以,2200微法的电容器(在示意图示为C2)连接到整流器电路的输出。作为直流这是通过整流电路进行整流有许多AC尖峰和不想要的波纹,所以减少这些尖峰使用电容器。电容器用作滤波电容器绕过所有的AC通过它到地面。在输出端,平均直流电压左边是光滑,无波纹。
电容器C2具有高值,且与之并联的电容器C3具有小值,因此电容器C3降低电容器C2的等效阻抗。
![Circuit Diagram of Smoothing Capacitor for Transformer less AC to DC Power Supply 无变压器交直流电源平滑电容电路图](https://b3van8qm1o7ou9d3b48qdhsg-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/07/Circuit-Diagram-Smoothing-Capacitor-Transformer-Less-AC-DC-Power-Supply5.jpg)
图6:无变压器交直流电源平滑电容器电路图
电压调节
为了提供一个稳压的5.6 V输出,一个5.6 V 500 mV的齐纳二极管串联到电阻R2上。二极管在输出端提供稳压和稳定的电压,而不考虑输入电压的波动和负载电流的变化。齐纳二极管在输出端提供7.2 mA电流。如果负载电路中需要7.2 mA以外的电流水平,则可以用现有的电容C1替换不同值的电容C1。
变压器耗材少,只能用于低电流负载。用于绘制在安培的电流,要使用的X级电容器需要一个较高的值,以使电路的阻抗可以减少。但是所述电容器的放电期间,电流将流过泄放电阻。因此,一个非常高的瓦电阻被要求作为泄放电阻和具有这样的高瓦的额定功率的电阻器是不可行的。这就是为什么这些类型的用品只能用于低电流电路的需求来设计。
![Circuit Diagram of Zener Diode based Voltage Regulator 基于齐纳二极管的稳压器电路图](https://b3van8qm1o7ou9d3b48qdhsg-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2019/07/Circuit-Diagram-Zener-Diode-Based-Voltage-Regulator.jpg)
图7:基于齐纳二极管的电压调节器电路图
测试和预防措施-
下面的注意事项必须同时组装电路采取 -
为了降低交流电压水平,只能使用陶瓷非极化X额定电容器。
桥式二极管的额定电流必须大于或等于输出端所需的电流。否则,它将无法在输出端提供所需的电流。
在整流电路之后,务必使用电容器,以便处理电源噪声。
在电路中使用的电容器必须是更高的额定电压比输入电源电压。否则,该电容器将开始泄漏电流由于在其板的过量的电压和将迸发出来。
根据电路的功耗,总是使用高瓦特的电阻。
齐纳二极管的额定功率必须大于或等于电路消耗的功率。
齐纳二极管开始升温,并且如果电流穿过它比它的限制电流值(IZ =的Pz / 1/2 = 0.5 / 5.67 =88毫安)更大的损坏。
一旦电路组装好,就把它插到电源上,用万用表记录输出端的读数。在测试期间,齐纳二极管两端的电压测量值为5.67 V,电阻R2两端的电压测量值为0.69 V。通过齐纳二极管和电阻R2的电流计算如下-
I = V / R2
I = 0.69 / 100
我马= 7
跨过齐纳二极管的功率损耗被计算为如下: -
P=Vz*I
P=5.67*0.007
PL = 39mW
本项目设计的电路可用于向小电流负载和电器(如电子玩具、LED灯泡和电子小工具)供电。
电路图
了下:特色的贡献