변압기 없는 전원 공급 장치:일반 기본 사항, 작동 및 요구 사항 설명

일반적으로 전자 제품에는 DC 전원 공급 장치가 AC 주전원 전압을 DC 전압(종종 작음)으로 변환할 수 있도록 하는 강압 변압기가 있습니다. 이 프로세스에는 스위치 모드 변압기를 사용하여 더 높은 AC를 더 낮은 AC로 변환한 다음 저전압 DC로 변환하는 작업이 포함됩니다. 장기적으로는 공정이 충분하지만 제품의 설계 및 제조 중에 더 큰 공간이 필요하기 때문에 비용이 많이 들고 부피가 커질 수 있습니다. 따라서 살펴봐야 하는 더 저렴하고 더 나은 대안은 무변압기 전원 공급 장치입니다. 스위치 모드 전원 공급 장치일 뿐만 아니라 가격도 저렴하고 크기도 작습니다. 또한 가전제품과 같은 다양한 전자 부품에 사용할 수 있습니다.

변압기 없는 전원 공급 장치란 무엇입니까?

이름에서 알 수 있듯이 무변압기 전원 공급 회로는 주전원의 고전압 교류에서 낮은 DC를 제공할 때 인덕터나 변압기를 사용하지 않습니다. 고전압 커패시터가 AC 1차 전류(120V 또는 230V)를 낮은 전류 레벨(12V, 5V 또는 3V)로 떨어뜨리는 방식으로 작동합니다.

낮은 레벨은 연결된 부하 또는 전자 회로에 대한 최적의 기능을 보장하기 때문에 적합합니다. 따라서 낮은 전류(예:몇 밀리암페어)를 필요로 하는 전기 회로나 마이크로프로세서 회로를 사용하는 경우 회로에 변압기가 없는 전원 공급 장치를 사용해야 합니다.

무변압기 회로는 돌입 제한, 공급 전압 분할, 조절 및 정류를 포함하는 작동 원리를 가지고 있으며 이는 전원 공급 장치 구조에서 논의될 것입니다.

무변압기 전원 공급 장치의 장점 및 단점

다른 기술 장비와 마찬가지로 무변압기 전원 공급 장치에는 장점과 단점이 있습니다.

장점

• 첫째, 저렴합니다.
• 그러면 혼란스럽고 무거운 변압기 기반 응용 프로그램과 달리 공간이 덜 필요하므로 부피가 줄어듭니다.
• 또한 저전력 전자 부품에도 사용할 수 있습니다.

단점

• 첫째, 저항 트랜스포머 전원 공급 장치에 의한 과도한 열 발산은 최종 출력 전압을 낮추어 효율성을 감소시킵니다.
• 안타깝게도 얻을 수 있는 최대 전류 출력은 약 1암페어입니다. 작동하는 데 20A 또는 30A가 필요한 전류 유도성 또는 저항성 부하에는 적합하지 않습니다.
• 다시 말하지만, 회로는 입력 전원으로부터 절연되어 있지 않으므로 다루기가 위험합니다(출구와 입구 사이에 절연 없음). 또한 회로에서 구성 요소가 약간 파손되거나 분리되면 전체 장치가 손상됩니다.
• 마지막으로, 설정 및 낮은 출력은 안전 또는 의료 기기와 같은 더 복잡한 시스템에 적합하지 않습니다.

다행히도 우리가 설명한 무변압기 전원 회로 설계에는 브리지 정류기 이후에 다양한 안정화 단계가 있습니다. 이런 식으로 위험이 낮아집니다.

무변압기 전원 공급 장치 회로도 소개

https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_power_supply#/media/File:Capacitive_Power_Supply.png

(트랜스리스 전원 공급 장치의 회로도)

회로도는 인덕터나 변압기 없이 높은 AC 전압을 낮은 DC 전압으로 변환하여 변압기가 없는 전원 공급 회로 기능을 위에 표시한 것입니다. 다음 섹션에서는 회로가 어떻게 작동하는지 분석할 것입니다.

변압기 없는 전원 공급 장치 구조/설계

무변압기 전원 공급 회로를 만들기 전에 취해야 하는 몇 가지 예방 조치는 다음과 같습니다.

• 무엇보다도 양질의 지식과 경험 없이 AC 입력 전압으로 작업하는 것은 매우 위험합니다. 따라서 회로를 매우 주의해서 다루십시오.
• 둘째, 정격이 1W(5w) 이상인 제너 다이오드 또는 저항기를 사용합니다.
• 셋째, 제너 다이오드가 없는 경우 IC 전압 조정기를 사용하여 전압을 조절할 수 있습니다.
• 또한 X 정격 커패시터를 다른 커패시터로 교체하려고 시도하지 마십시오. 그 이유는 다른 커패시터가 파열됩니다.
• 또한 안전상의 이유로 X-등급 커패시터 앞에 1A 퓨즈를 위상 라인과 직렬로 사용할 수 있습니다.
• 구성 요소의 간격을 충분히 두십시오.
• 또한, 감전을 방지하기 위해 회로를 차단하더라도 떨어지는 콘덴서의 어떤 부분도 만지지 마십시오.
• 마지막으로, 제품에 더 많은 출력 전류와 출력 전압이 필요한 경우 다른 값의 X 정격 커패시터를 사용하십시오.

구성요소

무 변압기 전원 회로의 구성 요소는 다음과 같습니다.

• R1:1Ω 저항, 5W.
• R2:10Ω 저항; 여기서 부하는 10Ω보다 작아서는 안 됩니다.
• R3:470kΩ 저항, 1W.
• R4:1Ω 저항, 5W.
• R5:200mA 퓨즈.
• 전압 강하 커패시터/X 정격 커패시터(주요 구성 요소) – 230V, 400V, 600V 교류 또는 그 이상에서 사용 가능합니다.

(콘덴서의 종류).

• C1:33,000 – µF 극성 전해 커패시터, 25VL.
• C2 및 C3:폴리에스테르로 만든 무극성 커패시터 ≥ 400V, 10µF.
• D1:다이오드 1N4007.
• D2:12V, 3W 제너 다이오드.
• D3~D13:1N4007.

이상적인 무변압기 설계

1. 커패시터 C1은 120V 또는 220V 주전원에서 적절하게 더 낮은 출력 DC 부하로 고전류를 줄입니다. 따라서 C1에서 1마이크로패럿은 출력 부하에 대해 약 50mA 전류를 생성합니다.
2. R1 저항은 주 입력에서 회로의 플러그를 뽑을 때 C1의 고전압에 대한 방전 경로를 제공합니다. C1은 120V 또는 220V의 고전압을 저장할 수 있고, 분리된 상태에서 플러그 핀을 만지면 고전압 쇼크를 일으킬 수 있기 때문입니다. R1은 고전압을 빠르게 방전합니다.
3. D1 ~ D4 다이오드는 저전류 AC를 C1에서 저전류 DC로 변환하는 브리지 정류기 역할을 합니다. C1은 전압을 50mA로 제한하지 않고 전류를 제한합니다. 즉, 브리지 정류기 출력의 DC는 220V의 피크 값입니다. 계산은 다음과 같습니다.

220 x 1.41 =310V DC. 브리지 출력에서 ​​50mA로 약 310V로 끝납니다.

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310V는 릴레이로 사용하는 경우를 제외하고는 저전압에 비해 너무 높습니다. 따라서 올바른 제너 다이오드 정격을 사용하여 310V DC를 다른 무엇보다도 24V, 12V와 같은 바람직한 낮은 수준으로 분류합니다.

(제너 다이오드의 종류)

1. R2 저항은 전류 제한 저항입니다. C1이 전류 제한기 역할을 함에도 불구하고 입력 AC를 즉시 회로에 인가하면 C1은 밀리초 만에 단락 회로로 작동합니다. 스위치가 켜져 있는 몇 밀리초 동안 220V의 높은 AC 전압 입력이 전원 회로에 들어갑니다. 불행히도 높은 전압 레벨은 DC 출력 부하를 파괴할 수 있습니다.

상황에 대처하는 더 좋은 방법은 NTC를 도입하는 것입니다. 그러나 이 경우에는 R2를 리미터로 사용합니다.

필터 커패시터는 C2입니다. 주로 초기에 정류한 브리지에서 더 깨끗한 DC로 100Hz 리플을 부드럽게 하여 작동합니다.

변압기 없는 전원 공급 장치 유형

무변압기 전원 공급 장치는 크게 두 가지 유형이 있으며 이에 대해 자세히 설명합니다.

예는 다음과 같습니다.

1. 저항 변압기 없는 전원 공급 장치

저항성 전원 공급 장치를 사용하면 전압 강하 저항에 저항을 사용하여 에너지 형태의 열을 줄입니다. 열 감소로 인해 과전류를 제한하는 저항이 있습니다. 일반적으로 전압 강하 저항은 화력을 분산시킵니다.

주의할 점 - 대부분의 경우 이중 정격 전력의 저항을 사용하는 일부 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다. 다른 유형의 무변압기 전원 공급 장치와 비교할 때 더 많은 에너지를 소비하기 때문입니다.

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커패시티브 트랜스포머리스 전원 공급 장치

두 번째 유형인 용량성 전원 공급 장치는 낮은 전력 손실로 작동하고 열을 발산하여 보다 효율적입니다.

구조; 여기서 X-rated capacitor는 230V, 400V, 600V를 직렬로 연결합니다. 그런 다음 주전원은 커패시터를 떨어뜨리는 역할을 하고 전압을 낮추는 기능을 합니다.

저항 및 정전용량 변압기 없는 전원 공급 장치의 차이점

주로 두 가지 유형이 다릅니다. 전압 강하 저항이 초과 전압을 떨어뜨리기 때문에 용량성 전원 공급 회로에서 에너지 손실과 열 손실이 거의 0에 이릅니다. 반대로 저항성 유형은 전압 강하 저항에 걸쳐 열로 추가 에너지를 발산합니다.

변압기 없는 전원 공급 장치 12v

위의 다이어그램을 사용하여 이 세 번째 유형인 무변압기 전원 공급 장치 12V에 대해 설명합니다.

행동 원리; 제너 다이오드, 브리지 정류기, 커패시터 및 저항을 사용하여 220V 주 AC 전압을 12 DC 전압으로 변환합니다.

• C1은 상승된 AC 전압을 떨어뜨리는 X 정격 커패시터 역할을 합니다.
• 브리지 정류 다이오드인 D1, D2, D3, D4는 정류를 통해 교류(AC)를 직류(DC)로 변환합니다. 정류는 AC 신호의 피크 RMS 때문에 230V AC를 높은 310V DC로 변환합니다.
• 셋째, C2 커패시터는 DC 전압이 얻은 리플을 제거합니다.
• 그런 다음 R1 저항은 회로를 끌 때 발생하는 저장된 전류를 제거합니다. 다른 쪽 끝에서 돌입 전류 제한에 사용되는 R2 저항은 과전류 흐름을 제한합니다.
• 또한 제너 다이오드는 피크 역 전압을 제거한 다음 출력 DC 전압을 필요한 12V로 안정화 및 조정합니다.
• 작동 여부를 확인하기 위해 LED를 회로에 연결합니다.
• 마지막으로 회로 전체를 충격 방지 재질로 감싸 손상 및 감전을 방지합니다. 또한 전원 공급 장치의 입력에 작은 절연 변압기를 연결하여 주 AC 공급 장치에서 절연할 수 있습니다.

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변압기 없는 전원 공급 장치 애플리케이션

종종 무변압기 전원 공급 장치는 다음과 같은 저비용 및 저전력 전자 부품의 범위에 적용됩니다.

• 아날로그-디지털 변환기,
• 통신 시스템,
• 디지털 통신 시스템,
• 조정기 및 전압 분배기 회로의 회로
• 전자 장난감,
• 모바일 충전기,
• LED 전구 및

(조정 가능한 전압 12V 및 24V용 백색 LED 스트립)

• 비상등.

결론

요약하자면, 무변압기 전원 공급 장치 회로는 변압기 기반 전원 공급 장치의 확실한 대체품입니다. 부피, 비용 및 크기 면에서 그렇습니다. 낮은 전류를 생성함에도 불구하고 무변압기 회로는 더 낮은 전압이 필요한 전기 제품에 도움이 되었습니다.

절차에 사양이 있으므로 DIY 순간에 추가 예방 조치를 취하는 것이 가장 좋습니다. 이 기사를 읽으면 깨달음을 얻고 필요한 단계를 강조할 수 있습니다. 그러나 보류 중인 질문이나 생각이 있으면 언제든지 저희에게 연락하십시오. 귀하의 필요에 대한 솔루션은 기술 세계에 대한 솔루션입니다.