0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простейший бестрансформаторный источник питания для светодиодной матрицы

Простейший бестрансформаторный источник питания для светодиодной матрицы

Добрый день! Пож-та, покритикуйте схему.

Цель:
— хочу точно быть уверенным, что светодиоды будут работать именно в предназначенном им токе
— хочу быть уверен, что пульсации будут отсутствовать (будут минимальные).
— не хочу экспериментировать с драйверами мне не понятными
— не хочу собирать импульсник самостоятельно
— хочу безопасность (не считая отсутствия гальванической развязки) и надежность конструкции.

Буду очень рад ответу. Сам чайник.

Так же, подскажите, почему для светодиодов никто не собирает драйвер на тиристоре? — Вопрос риторический, вроде раньше были схемы вида: на тиристоре от 0 до 220 вольт, до 2,2квт.

Добавлено (03.05.2019, 23:05)
———————————————
Косяк нашёл. — Супрессор, только в пике держит большие токи. А вот в постоянке, не более 6ти Ватт. Решить бы данный вопрос

Добавлено (03.05.2019, 23:22)
———————————————
Поговорю сам с собой. — Полагаю, что к супрессору можно поставить необольшое сопротивление, чтобы на нем не рассеивалось более 5ти Ватт. И смотреть какое напряжение будет на кондесаторе. Но как-то это не очень айс А может быть я зря паникую? Супрессор пробивается, разряжается конденсатор, супрессор закрывается, кондесатор заряжается, супрессор пробивается. — И т.д. — Что будет в таком раскладе, при учете, что ёмкость кондесатора довольно большая?

Добавлено (03.05.2019, 23:35)
———————————————
Кто-то может подсказать, насколько будет разумным, после диодного моста, вкорячить ещё один предохранитель, в той надежде, что он при токе 260-280 ма. — или будет представлять собой сопротивление, или сгорит?

Добавлено (04.05.2019, 00:27)
———————————————
Черт, я не могу оставновиться. Если я правильно понял, то кондесатор в 1000 мкф. емкости, будучи заряженным до 37 вольт, даст порядка 600-700 Вт. в милисекунду времени. А значит, супрессор должен вполне на себя позволить такой разряд, после чего, заряд конденсатора снова повторится. Другое дело, что такое конденсатору, очень вряд ли что понравится, на самом деле. Надо, наверное, поставить последовательно с супрессором, токоограничивающее сопротивление. — Вопрос какого номинала и мощности.

Все как бы и рабочее, но ответь сам себе на такие вопросы:
1. Что делает LMка при наличии супрессора при постоянном токе в цепи?
2. Зачем нужен супрессор при предохранителе в 0.25А, опять же — при постоянном токе?
3. Не достаточно ли существующей мощности супрессора для данной схемы?
4. Что будет делать второй ПР. на 0.28А, если в цепи уже стоит 0.25А?
И — конденсатору фильтра достаточно и 50мкф, а вот напряжение должно быть выше 220в.
То, что конструируешь — плюс!, а вот то, что схема без развязки по питанию, как вижу со слабыми знаниями теории электротехники — огромный минус и рекомендую поискать другие схемы.
С трансформатором будет и попроще и надежнее.
Во избежание греха и решил ответить. Не создавай хлопот родителям.

Вот мои ответы (для себя же):
1. LMка, стабилизирует ток для светодиодов. Супрессор закрыт, он может открываться только в момент включения (пока емкость на 4мкф + электролит будут тупить). — Тем самым он будет спасать LMку, и диоды. А так же, он будет открываться, в момент выброса высокочастотных импульсов в сети 220вольт, если эту помеху не словит 0,22Мкф.
2. Предохранитель в моей схеме будет нужен только в случае пробоя балластной емкости. Она пробивается, супрессор срабатывает, предохранитель дохнет.
3. нет, супрессоры максимум на 6Вт. А хочется и рыбку съесть, и в девушках остаться.
4. была идея, что если срабатывает супрессор, но в цепи низкого напряжения будет ток порядка 280Ма., а по высокой то части такого не будет тока. Но я погуглил, и пришёл к выводу, что ток плавления у предохранителя 0,25А, будет порядка: 0,4А, а значит он не сработает. Так что эта идея тухлая.

Читать еще:  Легкий способ затирки плитки

Так в конденсаторе и LMке, все загвоздки. Бог с ним, можно поставить емкость на 50мкф, вольт на 400. Но если светодиоды отвалятся, отвалится вслед за ними LMка.

Моя фантазия меня завела вот куда пока:

Допустим, отвалились светодиоды.
Если я правильно понял, то кондесатор в 1000 мкф. емкости, будучи заряженным до 37 вольт, даст порядка 600-700 Вт. в милисекунду времени. Выдержит ли такое издевательство супрессор — вопрос. Выдержит ли такое издевательство конденсатор — тоже вопрос. Но емкость можно и уменьшить. Надо, наверное, поставить последовательно с супрессором, токоограничивающее сопротивление, ом, примерно в 50. Вопрос, какой мощности. Какая там генерация возникнет? Я полагаю, что конденсатор зарядится до 37 вольт, откроется супрессор, разрядит через сопротивление конденсатор, вольт эдак до 15-20, и процесс повторится. — Вопрос в том, насколько это будет адекватная нагрузка на все эти элементы схемы — супрессор, резистор, конденсатор. С ограничивающим резистором в цепи супрессора (50 Ом, Ватта на два), полагаю, всем будет более или менее сносно, вопрос в том, насколько все это будет нагреваться, и, как будет зависеть от емкости конденсатора, особенно, когда с течением времени, емкость конденсатора усохнет, а следовательно частота генерации повысится.  — Если рассуждать тупо, то это будет явно не нормальный режим работы схемы, вопрос в том, насколько не нормальный.

Про гальванику — знаю. Сам написал уже, что это минус схемы.

Добавлено (04.05.2019, 01:31)
———————————————
Хотя, пожалуй что нет. — Сносно не будет никому. Мощность, есть мощность, и если не хотим поднятия напряжения, нужно 10 Ватт, куда-то рассеить или в свет, или в тепло. В общем, пока самая сложная задача это отвал светодиодов. Пока они в норме — никаких проблем не вижу.

Добавлено (04.05.2019, 01:37)
———————————————
Оу щщит, я нагугил это: http://begin.esxema.ru/?p=3609 —- разумеется, взять не 315ые транзисторы, а что-то помощнее и высоковольтней) Способное рассеить в случае чего 10 Вт.

Добавлено (04.05.2019, 01:44)
———————————————
Может есть что-то такое, что позволит отключить всю схему при превышении напряжения? — Я не знаю, там, аналог супрессора или варистора, но включенное последовательно с нагрузкой, сгородить не сложное реле напряжения

Бестрансформаторные Схемы Питания

Без трансформаторная Концепция Электропитания

Без трансформаторная концепция работает с использованием высоковольтного конденсатора для снижения переменного тока сети до требуемого более низкого уровня, необходимого для подключенной электронной схемы или нагрузки.
Спецификация этого конденсатора выбрана с запасом. Пример конденсатора, который обычно используется в схемах без трансформаторного питания, показан ниже:

Этот конденсатор соединен последовательно с одним из входных сигналов переменного напряжения АС.
Когда сетевой переменный ток входит в этот конденсатор, в зависимости от величины конденсатора, реактивное сопротивление конденсатора вступает в действие и ограничивает переменный ток сети от превышения заданного уровня, указанным значением конденсатора.

Однако, хотя ток ограничен, напряжение не ограниченно, поэтому, при измерении выпрямленного выхода без трансформаторного источника питания, обнаруживаем, что напряжение равно пиковому значению сети переменного тока , это около 310 В.

Но поскольку ток достаточно понижен конденсатором, это высокое пиковое напряжение стабилизируется с помощью стабилитрона на выходе мостового выпрямителя.

Мощность стабилитрона должна быть выбрана в соответствии с допустимым уровнем тока конденсатора.

Преимущества использования без трансформаторной схемы питания

Дешевизна и при этом эффективность схемы для маломощных устройств.
Без трансформаторная схема питания, описанная здесь, очень эффективно заменяет обычный трансформатор для устройств, мощностью тока ниже 100 мА.

Здесь высоковольтный металлизированный конденсатор использован на входном сигнале для понижения тока сети
Схема показанная выше может быть использована как источник электропитания DC 12 В для большинства электронных схем.
Однако, обсудив преимущества вышеописанной конструкции, стоит остановиться на нескольких серьезных недостатках, которые может включать в себя данная концепция.

Недостатки без трансформаторной схемы питания

Во-первых, цепь неспособна произвести сильнотоковые выходы, что не критично для большинства конструкций.
Другим недостатком, который, безусловно, требует некоторого рассмотрения, является то, что концепция не изолирует цепь от опасных потенциалов сети переменного тока.

Читать еще:  Как сделать воздушный компрессор своими руками

Этот недостаток может иметь серьезные последствия для конструкций связанных с металлическими шкафами, но не будет иметь значения для блоков, которые имеют все покрыты в непроводящем корпусе.

И последнее, но не менее важное: вышеупомянутая схема позволяет скачкам напряжения проникать через нее, что может привести к серьезному повреждению цепи питания и самой схемы питания.

Однако в предложенной простой без трансформаторной схеме питания этот недостаток был разумно устранен путем введения различных типов стабилизирующих ступеней после мостового выпрямителя.

Этот конденсатор основывает мгновенные высоковольтные пульсации, таким образом эффективно защищая связанную электронику с ним.

Как схема работает
1. Когда сетевой вход сети переменного тока включен, конденсатор C1 блокирует вход сетевого тока и ограничивает его до более низкого уровня, определенного значением реактивного сопротивления C1. Здесь можно примерно предположить, что он составляет около 50 мА.
2. Однако напряжение тока не ограничено, и поэтому 220V может находиться на входном сигнале позволяя достигнуть последующий этап выпрямителя тока .
3. Выпрямитель тока моста выпрямляет 220V к более высокому DC 310V, к пиковому преобразованию формы волны AC.
4. DC 310V быстро уменьшен к низкоуровневому DC стабилитроном, который шунтирует его к значение согласно номинала стабилитрона. Если используется 12V стабилитрон, то и на выходе будет 12 вольт.
5. C2 окончательно фильтрует DC 12V с пульсациями, в относительно чистый DC 12V.

Цепь драйвера показанная ниже управляет лентой менее 100 светодиодов (при входном сигнале 220В), каждый светодиод рассчитан на 20мА, 3.3 В 5мм:

Здесь входной конденсатор 0.33 uF / 400V выдает около 17 ма, что примерно правильно для выбранной светодиодной ленты.
Если драйвер использовать для большего числа подобных светодиодных лент 60/70 параллельно, то просто значение конденсатора пропорционально увеличить для поддержания оптимального освещения светодиодов.

Поэтому для 2 лент включенных в параллель требуемое значение будет 0.68 uF/400V, для 3 лент заменить на 1uF / 400V. Аналогично для 4 лент должно быть обновлено до 1.33 uF / 400V, и так далее.

Важно: хотя не показан ограничивающий резистор в схеме, было бы неплохо включить резистор 33 Ом 2 Вт последовательно с каждой светодиодной лентой, для дополнительной безопасности. Можно вставить в любом месте последовательно с отдельными лентами.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВСЕ ЦЕПИ, УПОМЯНУТЫЕ В ЭТОЙ СТАТЬЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ВСЕ СЕКЦИИ ЦЕПИ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫ ДЛЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Источник

Схема бестрансформаторного блока питания

Кроме экономической целесообразности, бестрансформаторным БП присущи и другие достоинства — большая надежность при правильном выборе элементов, нечувствительность к коротким замыканиям на выходе выпрямителя.

Описание работы бестрансформаторного блока питания и его инженерный расчет можно найти в [1…3]. Кроме ценных рекомендаций, в статье В.Банникова приведена очень полезная радиолюбителям таблица для выбора емкости гасящего конденсатора в зависимости от заданного тока нагрузки.


В дополнение к сведениям, изложенным в [1…5], из собственного опыта добавлю следующее:

  1. При выборе схемы бестрансформаторного блока питания следует отдавать безусловное предпочтение мостовому выпрямителю (рис.1). Эффективное значение переменного напряжения в данной схеме, приложенное к диодному мосту VD1, не превышает выпрямленного — Uo. Это позволяет использовать любые малогабаритные универсальные диоды с относительно низким максимально допустимым обратным напряжением — 50…100 В. например, широко распространенные Д219…Д223 с любыми буквенными индексами, а также многие другие.
  2. В качестве балластного (С1) мною используются бескорпусные полиэтилентерефталатные конденсаторы типа К73-17 и полипропиленовые К78-2, применяемые в схемах строчной развертки отечественных телевизоров и мониторов. Оба типа конденсаторов специально предназначены для работы в цепях переменного, пульсирующего и импульсного токов. Допустимая амплитуда переменного напряжения или переменная составляющая пульсирующего при частоте 50 Гц лежит в пределах 55…70% от номинального напряжения Uн (6). Таким образом, в схемах бестрансформаторного блока питания можно применять указанные конденсаторы с Uн = 400, 630 и 1000 В. Еще одно достоинство конденсаторов с пленочным (синтетическим) диэлектриком — весьма малые потери и, следовательно, ничтожный нагрев при работе в цепях переменного тока. Благодаря бескорпусному прямоугольному исполнению, они занимают небольшой объем при значительной емкости и высоком рабочем напряжении. Поэтому, в отличие от рекомендуемых в [2] бумажных конденсаторов МБГЧ и КГБ, пленочные К73-17, К78-2 легко помещаются в корпусах малогабаритных блоков питания — адаптерах.
  3. Рекомендую добавлять в фирменные и самодельные адаптеры (как трансформаторные, так и БТБП) плавкие предохранители. Если из-за малого объема корпуса в блоке питания невозможно установить держатель предохранителя, малогабаритные вставки ПМ и ВП следует впаивать на весу между штырем вилки и выводом первичной обмотки. Радиопромышленность выпускает также модификацию керамических предохранителей ВП с гибкими выводами для пайки. Как правило, для защиты БП малой мощности достаточно предохранителя на ток 0,25 А. Чтобы исключить возможность замыканий внутри адаптера, на припаянный с одной стороны предохранитель натягивается небольшой отрезок хлорвиниловой трубочки, а затем впаивается второй конец.
  4. На выходе выпрямителя бестрансформаторного блока питания, даже еспи он работает на постоянную (по силе тока) не отключаемую нагрузку, следует устанавливать стабилитрон или предложенный в [4] транзисторный стабилизатор напряжения. В этом случае при обрыве цепи нагрузки не произойдет аварийного повышения напряжения на диодах выпрямительного моста и конденсаторе фильтра С2. Чтобы повысить надежность БП, советую применять не маломощные стабилитроны Д808…Д813, Д814А…Д. а приборы средней мощности — Д815А…Ж, Д816А…Д, Д817А…Г. Выход из строя более мощных стабилитронов гораздо менее вероятен. Так как конденсатор С1 на переменном токе играет роль ограничительного сопротивления, дополнительного балластного резистора к стабилитрону VD2 не требуется.
  5. Если БП предназначен для работы с достаточно дорогим устройством, для которого опасно повышение питающего напряжения (например, пейджером), следует установить на выходе адаптера дополнительную ступень защиты. Такая мера применяется иногда в зарубежной РЭА для защиты ИМС процессоров и микроконтроллеров.
Читать еще:  Контейнер - термос из пластиковой бутылки

На рис.2 приведена схема простого тиристорного устройства, срабатывающего только при аварийном повышении напряжения на выходе выпрямителя или стабилизатора. При. этом по цепи управления открывается маломощный тиристор VS1, который шунтирует выход выпрямителя и вызывает форсированное сгорание плавкого предохранителя FU2.

Резистор R2 задает кратность перегрузки. При отношении аварийного тока перегрузки Iав к номинальному току Iн от 10 до 20, время плавления предохранителей ВП1-1 составляет 2…5 мс. Кроме бестрансформаторных выпрямителей, гасящие конденсаторы могут применяться в комбинированных блок питания [5], где первичная обмотка сетевого (разделительного) трансформатора не рассчитана на полное напряжение питающей электросети (рис.3).

На этом принципе основан успешно применяемый мною способ переделки маломощных блоков питания, предназначенных для 120-вольтовой сети, или ремонта перегоревших например, при обрыве одного из выводов первичной обмотки трансформатора на 220 В.

В подавляющем большинстве зарубежных, да и во многих отечественных адаптерах отсутствуют плавкие предохранители, защищающие первичную обмотку сетевого трансформатора. При аварийных замыканиях на выходе выпрямителя (в нагрузке), а также пробое диодов выпрямителя или конденсаторов фильтра, вместо дешевого, легко заменяемого предохранителя перегорает тонкий провод первичной обмотки.

Нередко из-за технологических нарушений, допущенных при изготовлении трансформатора, со временем происходит разрыв провода вследствие его окисления в месте пайки вывода. Если трансформатор был рассчитан на два питающих напряжения — 127/220 В, как правило, остается целой часть сетевой обмотки на напряжение 93…127 В.

В этом случае, а также при переделке 120-вольтового импортного адаптера, можно восстановить блок питания для сети 220 В без замены трансформатора. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора включается гасящий конденсатор, и подбором его емкости добиваются необходимого распределения переменных напряжений на конденсаторе и первичной обмотке. Чем меньше емкость этого конденсатора, тем меньшая часть сетевого напряжения приложена к обмотке трансформатора.

Интересный вариант последней схемы с симметричным ограничением переменного напряжения на первичной обмотке трансформатора был описан Л. Пожаринским в журнале “Радио”. Стабилитроны-ограничители VD4. VD5 типа Д815Г показаны пунктиром на рис.3.

Все эксперименты по подбору емкости конденсатора и налаживанию бестрансформаторного блока питания должны проводиться от источника регулируемого переменного напряжения (лабораторного автотрансформатора — ЛАТРа), начиная от нуля и до Uc = 220 В с постоянным контролем тока, потребляемого блоком питания, и при строгом соблюдении правил электробезопасности.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector