Κύκλωμα τροφοδοσίας υψηλής τάσης χωρίς μετασχηματιστή

Η απλή διαμόρφωση ενός κυκλώματος τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή που παρουσιάζεται παρακάτω είναι σε θέση να παρέχει υψηλό ρεύμα σε οποιοδήποτε καθορισμένο επίπεδο σταθερής τάσης. Η ιδέα φαίνεται να έχει λύσει το πρόβλημα της παραγωγής υψηλού ρεύματος από χωρητικά τροφοδοτικά που νωρίτερα φαινόταν μια δύσκολη πρόταση. Υποθέτω ότι είμαι το πρώτο άτομο που το εφευρέθηκε.

Εισαγωγή

Έχω συζητήσει μερικά κυκλώματα τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή σε αυτό το blog που είναι καλό μόνο με εφαρμογές χαμηλής ισχύος και τείνουν να γίνουν λιγότερο αποτελεσματικά ή άχρηστα με υψηλά τρέχοντα φορτία.

Η παραπάνω ιδέα χρησιμοποιεί υψηλή τάση Πυκνωτές PP για πτώση της τάσης δικτύου στο απαιτούμενο επίπεδο, ωστόσο δεν είναι σε θέση να αυξήσει τα τρέχοντα επίπεδα σύμφωνα με οποιαδήποτε επιθυμητή συγκεκριμένη εφαρμογή.

Αν και, δεδομένου ότι το ρεύμα είναι άμεσα ανάλογο με το αντίδραση των πυκνωτών , σημαίνει ότι το ρεύμα μπορεί να ανυψωθεί με την ενσωμάτωση περισσότερων πυκνωτών παράλληλα. Αλλά αυτό θέτει τον κίνδυνο υψηλών αρχικών ρευμάτων κύματος που μπορεί να καταστρέψουν το εμπλεκόμενο ηλεκτρονικό κύκλωμα αμέσως.

Προσθήκη πυκνωτών για αύξηση ρεύματος

Επομένως, η προσθήκη πυκνωτών μπορεί να βοηθήσει στην αύξηση των τρεχουσών προδιαγραφών τέτοιων τροφοδοτικών, αλλά ο συντελεστής υπερτάσεων πρέπει πρώτα να ληφθεί μέριμνα ώστε το κύκλωμα να είναι εφικτό για πρακτική χρήση.

Το κύκλωμα ενός τροφοδοτικού υψηλής τάσης χωρίς μετασχηματιστή που εξηγείται εδώ ελπίζουμε, χειρίζεται αποτελεσματικά το κύμα που αναπτύσσεται από μεταβατικά ρεύματα έτσι ώστε η έξοδος να είναι απαλλαγμένη από τους κινδύνους και να παρέχει την απαιτούμενη παροχή ρεύματος στα ονομαστικά επίπεδα τάσης.

Τα πάντα στο κύκλωμα διατηρούνται όπως και το παλιό αντίστοιχο, εμποδίζοντας τη συμπερίληψη του δικτύου triac και zener που είναι πραγματικά δίκτυο λοστό , χρησιμοποιείται για τη γείωση οτιδήποτε υπερβαίνει την ονομαστική τάση.

Σε αυτό το κύκλωμα η έξοδος ελπίζουμε να παρέχει μια σταθερή τάση περίπου 12+ βολτ στα περίπου 500 mA ρεύματος χωρίς τους κινδύνους τυχόν τυχαίας τάσης ή εισροής ρεύματος.

ΠΡΟΣΟΧΗ: ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΔΕΝ ΑΠΟΜΟΝΩΣΕΤΑΙ ΑΠΟ ΚΥΡΙΕΣ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΙ ΤΟ ΥΨΗΛΟ ΚΙΝΔΥΝΟ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ, ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΑΣΚΕΥΕΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΗ ΠΡΟΦΥΛΑΞΗ.

ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ: Ένας καλύτερος και πιο προηγμένος σχεδιασμός μπορεί να μάθει σε αυτό κύκλωμα τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή χωρίς κύμα ελεγχόμενης διέλευσης

Λίστα ανταλλακτικών

• R1 = 1Μ, 1 / 4W
• R2, R3 = 1K, 1/4 WATT
• C1 ---- C5 = 2uF / 400V PPC, ΚΑΘΕ
• C6 = 100uF / 25V
• Όλα τα DIODES = 1N4007
• Z1 = 15V, 1 watt
• TRIAC = BT136

Ένα τακτοποιημένο PCB για την παραπάνω τροφοδοσία υψηλής τάσης χωρίς μετασχηματιστή μπορεί να δει παρακάτω, σχεδιάστηκε από τον κ. Patrick Bruyn, έναν από τους άπληστους οπαδούς αυτού του ιστολογίου.

Εκσυγχρονίζω

Μια βαθύτερη ανάλυση του κυκλώματος έδειξε ότι το triac έριχνε σημαντική ποσότητα ρεύματος ενώ περιορίζει την αύξηση και ελέγχει το ρεύμα.

Η προσέγγιση που ακολουθήθηκε στο παραπάνω κύκλωμα για τον έλεγχο της τάσης και του κύματος είναι αρνητική από την άποψη της απόδοσης.

Για να επιτευχθούν τα επιδιωκόμενα αποτελέσματα όπως προτείνεται στον παραπάνω σχεδιασμό και χωρίς κυνήγι πολύτιμοι ενισχυτές, πρέπει να εφαρμοστεί ένα κύκλωμα με ακριβώς αντίθετη απόκριση, όπως φαίνεται παραπάνω

Είναι ενδιαφέρον ότι εδώ το triac δεν έχει διαμορφωθεί για να απορρίπτει ισχύ, αλλά είναι ενσύρματο με τέτοιο τρόπο ώστε να απενεργοποιεί την ισχύ μόλις η έξοδος φτάσει στο καθορισμένο όριο ασφαλούς τάσης, το οποίο ανιχνεύεται από το στάδιο BJT.

Νέα αναβάθμιση:

Στον παραπάνω τροποποιημένο σχεδιασμό, το triac ενδέχεται να μην συμπεριφέρεται σωστά λόγω της μάλλον περίεργης θέσης του. Το παρακάτω διάγραμμα προτείνει μια σωστά διαμορφωμένη έκδοση των παραπάνω, η οποία αναμένεται να λειτουργεί σύμφωνα με τις προσδοκίες. Σε αυτό το σχέδιο έχουμε ενσωματώσει ένα SCR αντί για ένα triac, καθώς η θέση της συσκευής είναι μετά τον ανορθωτή της γέφυρας και επομένως η είσοδος έχει τη μορφή κυματισμών DC και όχι AC.

Βελτίωση του παραπάνω σχεδιασμού:

Στο παραπάνω κύκλωμα τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή με βάση το SCR, η έξοδος προστατεύεται από το κύμα μέσω του SCR, αλλά το BC546 δεν προστατεύεται. Προκειμένου να διασφαλιστεί η πλήρης προστασία για ολόκληρο το κύκλωμα μαζί με το στάδιο οδήγησης BC546, πρέπει να προστεθεί ξεχωριστό στάδιο ενεργοποίησης χαμηλής ισχύος στο στάδιο B546 Ο τροποποιημένος σχεδιασμός φαίνεται παρακάτω:

Ο παραπάνω σχεδιασμός μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω τροποποιώντας τη θέση του SCR όπως φαίνεται παρακάτω:

Μέχρι στιγμής μελετήσαμε μερικά σχέδια τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστές με υψηλές προδιαγραφές ρεύματος και επίσης έχουμε μάθει σχετικά με τους διαφορετικούς τρόπους διαμόρφωσης.

Παρακάτω θα πάμε λίγο πιο μακριά και θα μάθαμε πώς να φτιάχνουμε ένα κύκλωμα μεταβλητής έκδοσης χρησιμοποιώντας ένα SCR. Ο εξηγημένος σχεδιασμός δεν παρέχει μόνο την επιλογή να λαμβάνει συνεχώς μεταβλητή έξοδο, αλλά και να προστατεύεται από το κύμα, και επομένως να γίνεται πολύ αξιόπιστος με τις προβλεπόμενες λειτουργίες του.

Το κύκλωμα μπορεί να γίνει κατανοητό από την ακόλουθη περιγραφή:

Λειτουργία κυκλώματος

Το αριστερό τμήμα του κυκλώματος είναι αρκετά γνωστό σε εμάς, ο πυκνωτής εισόδου μαζί με τις τέσσερις διόδους και ο πυκνωτής φίλτρου σχηματίζουν τα μέρη ενός κοινού, αναξιόπιστου κυκλώματος τροφοδοσίας χωρίς μετασχηματιστή σταθερής τάσης.

Η έξοδος από αυτήν την ενότητα θα είναι ασταθής, επιρρεπής σε ρεύματα κύματος και σχετικά επικίνδυνη λειτουργία ευαίσθητων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.

Το τμήμα του κυκλώματος στη δεξιά πλευρά της ασφάλειας το μετατρέπει σε εντελώς νέο, εκλεπτυσμένο σχεδιασμό.

Το δίκτυο Crowbar

Στην πραγματικότητα είναι ένα δίκτυο λοστό, που εισήχθη για μερικές ενδιαφέρουσες λειτουργίες.

Η δίοδος zener μαζί με τα R1 και P1 σχηματίζει ένα είδος σφιγκτήρα τάσης που αποφασίζει σε ποιο επίπεδο τάσης πρέπει να ενεργοποιηθεί το SCR.

Το P1 μεταβάλλει αποτελεσματικά την τάση zener από το μηδέν έως τη μέγιστη βαθμολογία του, οπότε εδώ θεωρείται ότι είναι μηδέν έως 24V.

Ανάλογα με αυτήν τη ρύθμιση, ρυθμίζεται η τάση ενεργοποίησης του SCR.

Υποθέτοντας ότι το P1 ορίζει ένα εύρος 12V για την πύλη SCR, μόλις ενεργοποιηθεί η τροφοδοσία δικτύου, η διορθωμένη τάση DC αρχίζει να αναπτύσσεται κατά μήκος των D1 και P1.

Μόλις φτάσει στο σήμα 12V, το SCR παίρνει επαρκή τάση ενεργοποίησης και πραγματοποιεί αμέσως, βραχυκύκλωμα στα τερματικά εξόδου.

Το βραχυκύκλωμα της εξόδου τείνει να μειώσει την τάση στο μηδέν, ωστόσο τη στιγμή που η πτώση τάσης πέφτει κάτω από το καθορισμένο σήμα 12V, το SCR αναστέλλεται από την απαιτούμενη τάση πύλης και επανέρχεται σε κατάσταση μη αγώγιμης .... η κατάσταση για άλλη μια φορά επιτρέπει την αύξηση της τάσης και το SCR επαναλαμβάνει τη διαδικασία διασφαλίζοντας ότι η τάση δεν υπερβαίνει ποτέ το καθορισμένο κατώφλι.

Η συμπερίληψη του σχεδιασμού του λοστό εξασφαλίζει επίσης έξοδο χωρίς κύμα, δεδομένου ότι το SCR δεν επιτρέπει ποτέ καμία έξοδο να περάσει στην έξοδο σε όλες τις περιστάσεις και επιτρέπει επίσης σχετικά υψηλότερες τρέχουσες λειτουργίες.

Διάγραμμα κυκλώματος