변압기 없는 전원 공급 장치:비용과 공간을 극복하는 승인된 방법

일반적으로 강압 변압기 또는 스위치 모드 전원 공급 장치는 높은 AC 주 전압을 낮은 AC 전압으로 변환합니다. 그런 다음 원하는 낮은 DC 전압으로의 변환을 진행합니다. 효율적이지만 제품을 설계하거나 제조할 때 프로세스가 비용이 많이 들고 더 많은 공간이 필요합니다. 따라서 문제를 줄이기 위해 무변압기 전원 공급 장치를 사용합니다. 오늘은 무변압기 전원 공급 장치에 대해 자세히 알아보겠습니다. 따라서 작동 유형에 대해 논의하고 시도할 수 있는 간단한 트랜스포머 없는 전원 공급 장치 회로 설계를 제공합니다.

강압 변압기

무변압기 전원 공급 장치란 무엇입니까?

이름에서 알 수 있듯이 무변압기 전원 공급 장치는 변압기나 인덕터 없이 높은 AC 전압에서 낮은 DC 전압을 생성합니다.

(인덕터)

작동 원리

무변압기 전원의 작동 원리는 고전압 단상 AC를 낮은 DC 전압으로 변환하는 것입니다. 이 개념은 인덕터나 변압기 없이 작동하는 전압 분배기 회로를 사용합니다. 또한 전원 공급 회로는 돌입 제한, 전압 분할, 조정 및 정류와 같은 프로세스를 통합합니다.

이제 위의 다이어그램은 다음과 같이 작동합니다.

• 고전압 단상 AC(230V/120V)를 필요한 낮은 DC 전압(5V/3V/12V)으로 변환하는 것을 목표로 합니다.
• 다이오드는 높은 AC 전압을 낮은 DC 전압으로 정류하고 조정합니다.
• 또한 커패시터(AC에 직렬 연결)는 리액턴스 때문에 AC 흐름을 제한합니다. 이러한 방식으로 전류 흐름은 트랜스포머가 없는 전원 공급 장치 유형에 따라 특정 값에 도달합니다. 항상 전원 공급 장치에는 X 정격 커패시터가 바람직합니다.
• 또한 저항은 과전류 및 방열에 도움이 됩니다.
• 그 다음 브리지 정류기는 회로에서 전압을 제거하고 정류 과정을 통해 피크 전압을 안정시킵니다.
• LED 전구에 연결하면 마지막으로 회로 기능이 테스트됩니다.

무변압기 전원 공급 장치의 유형

무변압기 전원 공급 장치의 두 가지 기본 유형은 다음과 같습니다.

저항 변압기 없는 전원 공급 장치

저항 변압기 없는 전원 공급 장치는 전압 강하 저항을 사용합니다. 그것의 저항은 과도한 열을 제거하는 데 더 도움이됩니다. 더 많은 전력을 소비하므로 종종 이중 정격 전력 저항기를 사용하는 것이 좋습니다.

용량성 무 변압기 전원 공급 장치

반대로, 용량성 트랜스포머가 없는 전원 공급 장치는 전력 손실과 열 발산이 낮습니다. 여기서 X정격 콘덴서(400V, 230V, 600V)는 전압강하 콘덴서로 잉여전압을 떨어뜨리는 콘덴서입니다.

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변압기 없는 전원 공급 회로 사용의 장점과 단점

장점

• 우선, 트랜스포머 기반 회로에 비해 설계가 저렴하고 저전력 애플리케이션에 적합합니다.
• 또한 부피가 작고 컴팩트하여 공간이 덜 필요합니다.

단점

• 변압기 없는 전원 공급 회로는 고전류 출력(1A)을 생성할 수 없습니다. 따라서 1A 이하의 전류를 필요로 하는 애플리케이션에만 유리합니다.
• 그러면 AC 주전원 전위로부터 회로가 분리되지 않아 핸들러에게 위험합니다.
• 또한 과도한 열 발산은 출력 전압을 방해합니다.
• 마지막으로, 공급 회로와 전원 회로를 궁극적으로 파괴할 수 있는 전압 서지를 허용합니다.

다행히도 아래의 회로 예는 몇 가지 문제에 대한 솔루션을 제공합니다. 그러니 계속 읽으십시오.

4개의 간단한 무변압기 전원 공급 회로 설명

기본 무변압기 설계

기본 무변압기 회로 설계

회로 작동 및 설계

• C1은 더 나은 출력 DC 부하를 위해 높은 AC(120V 또는 220V 주전원)를 더 낮은 DC로 줄입니다.
• 둘째, 전원 입력에서 회로의 플러그를 뽑을 때마다 R1은 고전압 C1에 대한 방전 경로를 제공합니다. 따라서 C1이 주 전원 공급 장치에 있지 않을 때 플러그 핀에서 전압 쇼크를 방지합니다.
• D1 ~ D4는 브리지 정류기입니다. 낮은 AC를 C1에서 낮은 DC로 변환합니다.
• 결과 DC 전압은 이제 릴레이를 제외한 대부분의 저전압 장치에서 높습니다. 제너 다이오드는 필요에 따라 고전압을 권장 값으로 분류합니다.
• 또한 전류 제한 저항으로 R2가 있습니다. C1은 첫 번째 애플리케이션 AC 주전원 입력에서 밀리초 동안만 단락 회로를 제공합니다. 몇 밀리초는 AC 고전류를 회로에 허용하지만 출력 부하를 파괴할 수 있습니다. 따라서 R2는 손상을 방지합니다.
• 마지막으로 C2는 필터 커패시터 역할을 합니다. 브리지 정류기에서 더 깨끗한 DC로 부드러운 100Hz 리플을 생성합니다.

전압 안정화 무변압 전원 공급 장치로 업그레이드

여기에서는 가변 또는 서지가 없는 전압 안정화 변압기 없는 전원 공급 장치에 용량성 전원 공급 장치 회로를 구성합니다.

전압 안정화 트랜스포머리스 전원 공급 장치로의 업그레이드에 대한 회로.

회로 설계/작동

• IN4007 다이오드는 10uF/400V 커패시터가 이를 필터링하는 동안 주전원 전압을 정류합니다. 그런 다음 주전원에서 정류된 결과 피크 전압은 310V에 도달합니다.
• TIP122의 베이스(MJE13005를 사용할 수도 있음)는 전압 분배기 네트워크를 구성하여 필요한 출력 전압을 유지합니다. 또한 TIP122의 접지/이미터에 10k 포트를 설정하여 12V를 달성할 수 있습니다.
• 220uF/50V 커패시터는 스위치가 켜진 회로에서 OFF인 경우 전환하기 위해 베이스에서 순간적인 0 전압을 생성합니다.
• 또한 스위치 ON 기간에는 코일을 통해 인덕터가 회로에 유입되는 돌입 전류를 제한합니다. 또한 높은 저항력을 제공하여 손상을 방지합니다.

테이크아웃 또한 전압 조정기 IC7805를 사용하여 연결된 강압 전압 또는 5V를 달성할 수 있습니다.

제로 크로싱 무 변압기 전원 공급 회로

우리의 세 번째 프로젝트는 주로 제로 크로싱 감지를 위한 용량성 트랜스포머 전원 공급 장치에 적용됩니다. 그것은 커패시터가 공급 전압을받을 때 몇 밀리 초 동안 단락처럼 작동하기 때문입니다. 그 후 충전되고 지정된 출력 레벨로 돌아갑니다.

회로 설계 및 작동

제로 크로싱 트랜스포머 전원 공급 회로

AC 주전원의 제로 크로싱

AC 주 전위에는 극성에 따라 0에서 최대로 또는 그 반대로 상승 및 하강하는 전압 사이클이 포함됩니다.

따라서 주전원 전압이 사이클 피크에 가까워지면 높은 전류와 전압이 발생합니다. 용량성 전원 공급 장치를 켜면 고전압이 DC 부하 및 전원 공급 장치를 통해 차단됩니다.

반대로, 주전원 제로 크로싱에서 주전원은 위상 0에 가까워짐에 따라 약한 전압과 전류를 얻습니다. 따라서 이제 모든 장치를 켜는 것이 안전하며 서지 전류가 발생하지 않습니다.

간단히 말해서 AC 입력이 위상 0을 통과할 때 용량성 전원 공급 장치를 켜면 서지 전류가 방지됩니다.

작동 방식

• 전원을 켜면 처음에는 게이트 드라이버가 없기 때문에 꺼진 트라이액이 유지됩니다. 또한 브리지 네트워크에 연결된 부하는 스위치 OFF 상태를 유지합니다.
• 그런 다음 105V/400V 커패시터 출력의 공급 전압은 옥토 커플러 IC의 핀 1/2를 통과하여 IR LED에 도달합니다. IR LED 조명 응답은 입력을 모니터링하고 처리하는 데 도움이 됩니다. 따라서 회로가 제로 크로싱 지점에 접근하는 AC 사이클을 감지하면 내부 스위치가 토글됩니다.
• 마지막으로 트라이액을 발사하여 다시 켜거나 끌 때까지 장치에서 켜진 상태를 유지합니다.

IC 555를 사용하여 변압기 없는 전원 공급 장치 전환

최종 솔루션은 러시 서지를 조절하기 위해 단안정 모드에서 IC 555를 사용하는 것입니다. 또한 IC 555는 제로 크로싱 스위칭 회로 개념을 통합합니다.

555 타이머 IC

제로 크로싱 스위칭의 정의

AC 주전원의 사인파는 제로 전위 표시에서 시작됩니다. 그런 다음 피크 전압 지점(120 또는 220)까지 점진적으로 상승합니다. 그 후, 초기 가능성이 없는 표시로 되돌아갑니다. 우리는 사이클을 양의 사이클이라고 합니다.

따라서 포지티브 사이클 후에 파형이 낮아지고 위의 과정을 다시 거칩니다. 그러나 0점에 도달할 때까지는 음의 방향입니다. 주전원 유틸리티 요구 사항에 따라 회로 주기는 초당 50~60회 발생할 수 있습니다.

파형이 회로에 들어갈 때 0이 없는 지점은 스위치 ON 서지를 방해합니다. 직접적인 이유는 파형의 높은 전류 때문입니다. 문제를 피하기 위해 제로 크로싱 동안 부하가 ON 스위치와 마주해야 합니다. 그런 식으로 점진적인 상승은 위험을 원망하지 않을 것입니다.

IC555를 사용한 무변압기 회로 전환

회로 작동

위의 회로도에서

• 4개의 1N4007 다이오드는 100Hz 리플을 생성하는 음극 접합과 함께 표준 브리지 정류기 구성으로 작동합니다.
• 47k/20K 전위 분배기는 100Hz 주파수를 낮추고 나중에 IC555의 포지티브 레일에 도달합니다. 전위는 규제를 수신한 다음 C1 및 D1이 이를 필터링합니다.
• 100k 저항을 통해 베이스 Q1도 전위를 수신합니다.
• AC 주전원이 (+) 0.6을 초과하면 Q1이 OFF 상태로 전환된 상태를 유지합니다. 그러나 AC 파형이 (+)0.6볼트 아래로 내려가면 Q1이 켜집니다. 또한 핀 2를 접지한 다음 IC의 핀 3에서 양의 출력을 생성합니다.
• 그 후 IC 출력은 부하와 SCR을 켜고 MMV 기간이 지날 때까지 상태를 유지합니다. 그러면 새로운 주기가 시작됩니다.
• 안정적인 ON 시간은 부하에 추가 전류를 생성하여 밝은 LED에 기여합니다. 1M 프리셋을 변경하여 단안정의 ON 시간을 설정할 수도 있습니다. IC555 회로는 거의 0에 가까운 AC에서 제한을 받으므로 ON 시간에 전압 서지가 발생하지 않습니다.

변압기 없는 전원 공급 장치의 응용

무변압기 전원 공급 장치의 응용 분야는 주로 다음과 같은 저비용 및 저전력 장치로 구성됩니다.

• 아날로그-디지털 변환기,
• LED 전구,

(LED 전구)

• 디지털 통신 시스템,
• 모바일 충전기,
• 전자 장난감,
• TV 수신기,
• 비상 조명,

(비상등)

• 통신 시스템 및
• 전압 조정기 및 분배기 회로.

결론

전반적으로 변압기가 없는 전원 공급 장치 회로는 의심할 여지 없이 변압기 기반 전원 공급 장치를 대체했습니다. 낮은 전류 생산은 저전압 애플리케이션에 이점이 있습니다. 또한 저렴하고 컴팩트합니다.

이 기사에서는 필요한 단계에 따라 무변압기 회로를 만드는 방법을 자세히 설명합니다. 그러나 여전히 더 많은 문의를 원하시면 저희에게 연락해 주십시오.