트랜스포머리스 전원 공급 장치를 계산하는 방법

이 게시물은 옴 법칙과 같은 간단한 공식을 사용하여 트랜스포머리스 전원 공급 장치 회로에서 저항 및 커패시터 값을 계산하는 방법을 설명합니다.

정전 용량 전원 공급 장치 분석

트랜스포머가없는 전원 공급 장치에서 저항 및 커패시터 값을 계산하고 최적화하는 공식을 배우기 전에 먼저 표준을 요약하는 것이 중요합니다. 무 변압 전원 공급 장치 설계 .

다이어그램을 참조하면 관련된 다양한 구성 요소가 다음과 같은 특정 기능과 함께 할당됩니다.

C1은 부하 사양에 따라 치명적인 주전원 전류를 원하는 한계까지 떨어 뜨리기 위해 도입되는 비극성 고전압 커패시터입니다. 따라서이 구성 요소는 할당 된 전원 전류 제한 기능으로 인해 매우 중요합니다.

D1 ~ D4는 브리지 정류기 네트워크 출력을 의도 된 DC 부하에 적합하게 만들기 위해 C1에서 강압 된 AC를 정류합니다.

Z1은 출력을 필요한 안전 전압 제한으로 안정화하기 위해 배치되었습니다.

C2는 다음에 설치됩니다. 잔물결을 걸러 내다 DC에서 연결된 부하에 대해 완벽하게 깨끗한 DC를 만듭니다.

R2는 선택 사항 일 수 있지만 주전원에서 스위치 ON 서지 문제를 해결하는 데 권장되지만이 구성 요소는 NTC 서미스터로 교체해야합니다.

옴의 법칙 사용

우리 모두는 옴의 법칙이 어떻게 작동하는지 그리고 다른 두 가지가 알려진 경우 알려지지 않은 매개 변수를 찾는 데 사용하는 방법을 알고 있습니다. 그러나 독특한 기능이 있고 LED가 연결된 정전 용량 유형의 전원 공급 장치에서는 전류, 전압 강하 및 LED 저항을 계산하는 것이 약간 혼란스러워집니다.

트랜스포머리스 전원 공급 장치에서 전류, 전압 매개 변수를 계산하고 추론하는 방법.

관련 패턴을주의 깊게 연구 한 후, 특히 사용되는 전원 공급 장치가 트랜스포머가 없거나 전류 제어를 위해 PPC 커패시터 또는 리액턴스를 통합하는 경우 위의 문제를 해결하는 간단하고 효과적인 방법을 고안했습니다.

용량 성 전원 공급 장치의 전류 평가

일반적으로 트랜스포머리스 전원 매우 낮은 전류 값을 사용하지만 적용된 AC 주전원과 동일한 전압 (부하 될 때까지)으로 출력을 생성합니다.

예를 들어, 220V x 1.4 = 308V (브리지 이후) 전원 공급 장치에 연결될 때 1µF, 400V (항복 전압)는 최대 70mA의 전류와 308V의 초기 전압 판독 값을 생성합니다.

그러나이 전압은 출력이로드되고 전류가 '70mA'저장소에서 유입됨에 따라 매우 선형적인 강하를 나타냅니다.

부하가 전체 70mA를 소비하면 전압이 거의 0으로 떨어집니다.

이제이 강하는 선형이므로 초기 출력 전압을 최대 전류로 나누기 만하면 다양한 크기의 부하 전류에서 발생할 수있는 전압 강하를 찾을 수 있습니다.

따라서 308V를 70mA로 나누면 4.4V가됩니다. 이것은 부하와 함께 추가 된 전류 1mA마다 전압이 떨어지는 속도입니다.

즉, 부하가 20mA의 전류를 소비하는 경우 전압 강하는 20 × 4.4 = 88V가되므로 출력은 이제 308 – 62.8 = 220V DC (브리지 후)의 전압을 표시합니다.

예를 들어 1 와트 LED 저항없이이 회로에 직접 연결하면 LED의 순방향 전압 강하 (3.3V)와 동일한 전압이 나타납니다. 이는 LED가 커패시터에서 사용할 수있는 거의 모든 전류를 싱킹하기 때문입니다. 그러나 LED 양단의 전압은 순방향 전압이 강하 할 수있는 최대 지정 전압이기 때문에 0으로 떨어지지 않습니다.

위의 논의와 분석을 통해 전원 공급 장치의 전류 전달 능력이 '상대적으로'낮 으면 전원 공급 장치의 전압이 중요하지 않다는 것이 분명해졌습니다.

예를 들어 LED를 고려하면 '순방향 전압 강하'에 가까운 전압에서 30 ~ 40mA 전류를 견딜 수 있지만 더 높은 전압에서는이 전류가 LED에 위험 할 수 있으므로 최대 전류를 다음과 같게 유지하는 것이 전부입니다. 부하의 최대 안전 허용 한계.

저항 값 계산

부하 용 저항기 : LED를 부하로 사용하는 경우 리액턴스 값이 LED에 허용되는 최대 전류 만 허용하는 커패시터를 선택하는 것이 좋습니다.이 경우 저항을 완전히 피할 수 있습니다.

만약 커패시터 값 전류 출력이 높을수록 크기가 크면 위에서 설명한 것처럼 저항을 통합하여 전류를 허용 한계로 줄일 수 있습니다.

서지 제한 저항 계산 : 위 다이어그램 형식의 저항 R2는 스위치 ON 서지 리미터 저항으로 포함됩니다. 기본적으로 초기 서지 전류로부터 취약한 부하를 보호합니다.

초기 스위치 ON 기간 동안 커패시터 C1은 몇 밀리 초 동안 만 완전한 단락 회로처럼 작동하며 전체 220V 출력을 허용 할 수 있습니다.

이는 안정화 제너 다이오드를 포함하는 전원에 연결된 민감한 전자 회로 또는 LED를 차단하기에 충분할 수 있습니다.

제너 다이오드는 초기 서지로부터 보호해야하는 첫 번째 전자 장치를 형성하므로 R2는 제너 다이오드 사양에 따라 계산할 수 있으며 최대 제너 전류 , 또는 제너 소실.

이 예에서 제너의 최대 허용 전류는 1 와트 / 12V = 0.083 암페어입니다.

따라서 R2는 = 12 / 0.083 = 144 Ohms 여야합니다.

그러나 서지 전류는 밀리 초 동안 만 발생하므로이 값은 이보다 훨씬 낮을 수 있습니다.

여기. 전류가 C1에 의해 70mA로 제한되기 때문에 제너 계산을 위해 310V 입력을 고려하지 않습니다.

R2는 정상 작동 중에 부하에 대한 귀중한 전류를 불필요하게 제한 할 수 있으므로 이상적으로는 NTC 저항 유형. NTC는 초기 스위치 ON 기간 동안에 만 전류가 제한되도록 한 다음 전체 70mA가 부하에 대해 제한없이 통과하도록 허용합니다.

방전 저항 계산 : 저항 R1은 회로가 주전원에서 분리 될 때마다 C1 내부에 저장된 고전압 전하를 방전하는 데 사용됩니다.

R1 값은 C1의 빠른 방전을 위해 가능한 한 낮아야하지만 전원 AC에 연결되어있는 동안 최소한의 열을 발산합니다.

R1은 1/4 와트 저항이 될 수 있으므로 손실은 0.25 / 310 = 0.0008 암페어 또는 0.8mA보다 낮아야합니다.

따라서 R1 = 310 / 0.0008 = 387500 Ohms 또는 약 390k입니다.

20mA LED 저항기 계산

예 : 표시된 다이어그램에서 커패시터의 값은 최대 70mA를 생성합니다. 모든 LED가 견딜 수있는 매우 높은 전류. 표준 LED / 저항 공식 사용 :

R = (공급 전압 VS – LED 순방향 전압 VF) / LED 전류 IL,
= (220-3.3) /0.02 = 10.83K,

그러나 10.83K 값은 상당히 커 보이고 LED의 조명을 상당히 떨어 뜨릴 것입니다 .... 어쨌든 계산이 절대적으로 합법적으로 보입니다 .... 그래서 여기서 뭔가 빠진 것이 있습니까 ??

궁극적으로 LED가 3.3V 만 필요로하기 때문에 여기서 전압 '220'이 정확하지 않을 수 있다고 생각합니다 ....이 값을 위의 공식에 적용하고 결과를 확인하는 것은 어떻습니까? 제너 다이오드를 사용한 경우 여기에 제너 값을 대신 적용 할 수 있습니다.

좋아, 다시 간다.

R = 3.3 / 0.02 = 165 옴

이제 이것은 훨씬 좋아 보입니다.

LED 앞에 12V 제너 다이오드를 사용한 경우 공식은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

R = (공급 전압 VS – LED 순방향 전압 VF) / LED 전류 IL,
= (12-3.3) /0.02 = 435 Ohms,

따라서 하나를 제어하기위한 저항의 값 적색 LED 안전하게 약 400ohm이 될 것입니다.

커패시터 전류 찾기

위에서 설명한 전체 트랜스포머리스 설계에서 C1은 부하 사양에 따라 최적으로 최적화되도록 정확한 치수를 지정해야하는 중요한 구성 요소 중 하나입니다.

상대적으로 작은 부하에 대해 높은 값의 커패시터를 선택하면 과도한 서지 전류가 부하로 들어가 더 빨리 손상 될 위험이 높아질 수 있습니다.

반대로 적절하게 계산 된 커패시터는 연결된 부하에 대해 적절한 안전을 유지하면서 제어 된 서지 돌입 및 공칭 소실을 보장합니다.

옴의 법칙 사용

특정 부하에 대해 트랜스포머없는 전원 공급 장치를 통해 최적으로 허용 될 수있는 전류의 크기는 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다.

나는 = V / R

여기서 I = 전류, V = 전압, R = 저항

그러나 우리가 볼 수 있듯이 위의 공식에서 R은 전류 제한 멤버로 커패시터를 다루기 때문에 홀수 매개 변수입니다.

이를 해결하기 위해 커패시터의 전류 제한 값을 옴 또는 저항 단위로 변환하여 옴의 법칙 공식을 풀 수있는 방법을 도출해야합니다.

커패시터 리액턴스 계산

이를 위해 먼저 저항과 동등한 저항으로 간주 될 수있는 커패시터의 리액턴스를 알아냅니다.

리액턴스의 공식은 다음과 같습니다.

Xc = 1/2 (pi) fC

여기서 Xc = 리액턴스,

파이 = 22/7

f = 주파수

C = 패럿 단위의 커패시터 값

위 공식에서 얻은 결과는 이전에 언급 한 옴의 법칙에서 직접 대체 할 수있는 옴 단위입니다.

위 공식의 구현을 이해하기위한 예제를 해결해 보겠습니다.

1uF 커패시터가 특정 부하에 얼마나 많은 전류를 전달할 수 있는지 살펴 보겠습니다.

우리 손에는 다음과 같은 데이터가 있습니다.

파이 = 22/7 = 3.14

f = 50Hz (주 AC 주파수)

및 C = 1uF 또는 0.000001F

위의 데이터를 사용하여 리액턴스 방정식을 풀면 다음이 제공됩니다.

Xc = 1 / (2 x 3.14 x 50 x 0.000001)

= 약 3184 옴

옴의 법칙 공식에서이 등가 저항 값을 대체하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

R = V / I

또는 I = V / R

V = 220V라고 가정합니다 (커패시터가 주 전압으로 작동하도록 설계되었으므로).

우리는 :

나는 = 220/3184

= 0.069 암페어 또는 약 69mA

마찬가지로 다른 커패시터는 최대 전류 전달 용량 또는 정격을 알기 위해 계산할 수 있습니다.

위의 논의는 모든 관련 회로, 특히 트랜스포머가없는 용량 성 전원 공급 장치에서 커패시터 전류를 계산하는 방법을 포괄적으로 설명합니다.

경고 : 위의 디자인은 전원 입력과 분리되어 있지 않으므로 전체 장치가 치명적인 입력 전원으로 떠있을 수 있으므로 위치를 켠 상태에서 취급하는 동안 매우주의해야합니다.