无变压器电源：一般基础知识、工作原理和要求说明

通常，电子产品都有一个降压变压器，可以使直流电源将交流电源电压转换为直流电压（通常很小）。该过程涉及使用开关模式变压器将较高的交流电转换为较低的交流电，然后再转换为低压直流电。虽然该过程从长远来看是足够的，但它可能既昂贵又笨重，因为它在产品的设计和制造过程中也需要更大的空间。因此，您应该考虑的更便宜和更好的替代方案是无变压器电源。除了是一种开关模式电源外，它的成本更低，体积也更小。此外，您还可以将其用于家用电器等各种电子元件。

什么是无变压器电源？

顾名思义，无变压器电源电路在从主电源的高压交流电提供低直流电时不使用电感器或变压器。它的工作原理是使高压电容器将交流初级电流（120V 或 230V）降至低电流水平（12V、5V 或 3V）。

较低的级别是合适的，因为它确保连接的负载或电子电路的最佳功能。因此，当使用需要低电流（如几毫安）的电路或微处理器电路时，您应该为电路提供无变压器电源。

无变压器电路的工作原理涉及浪涌限制、电源分压、稳压和整流——将在电源结构中讨论。

无变压器电源的优缺点

与任何其他技术设备一样，无变压器电源有其优点和缺点。

优势

• 首先，它很便宜。
• 然后，它需要更少的空间，从而使其体积更小，而不是基于变压器的应用程序混乱而沉重。
• 此外，您还可以将其用于低功率电子元件。

缺点

• 首先，电阻式无变压器电源的过多散热会降低最终输出电压，从而降低其效率。
• 不幸的是，您可以获得的最大电流输出约为 1 安培。它不适用于需要 20 A 或 30 A 电流才能运行的电流电感或电阻负载。
• 同样，电路与输入电源没有隔离，因此处理起来很危险（出口和入口之间没有隔离）。此外，一个组件与电路的轻微破损或分离都会损坏整个设备。
• 最后，设置和低输出不适合更复杂的系统，例如安全或医疗设备。

幸运的是，我们描述的无变压器电源电路设计在桥式整流器之后具有各种稳定阶段。这样，风险就变低了。

无变压器电源电路图介绍

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

（无变压器电源的电路图）

上面显示了无变压器电源电路的电路图，它通过在没有电感器或变压器的情况下将高交流电压转换为低直流电压来发挥作用。在下一节中，我们将分解电路的工作原理。

无变压器电源结构/设计

在制作无变压器电源电路之前应采取的一些预防措施包括：

• 首先，在没有质量知识和经验的情况下使用交流输入电压是极其危险的。因此，处理电路时要格外小心。
• 其次，使用额定功率仅为 1 瓦或更高 (5w) 的齐纳二极管或电阻器。
• 第三，如果你没有齐纳二极管，你可以使用IC稳压器来调节电压。
• 另外，请勿尝试将 X 级电容器更换为其他电容器。原因是另一个电容器会爆裂。
• 此外，出于安全原因，您可以在 X 级电容器之前使用 1 安培保险丝，并与相线串联。
• 充分间隔组件。
• 此外，即使您已关闭电路，也应避免触摸降压电容器的任何点，以防止触电。
• 最后但同样重要的是，如果产品需要更大的输出电流和输出电压，请使用不同值的 X 额定电容器。

组件

无变压器电源电路的组成部分包括；

• R1：1Ω 电阻，5W。
• R2：10Ω电阻；此处的负载不应小于 10 Ω。
• R3：470kΩ 电阻器，1W。
• R4：1Ω 电阻，5W。
• R5：200-mA 保险丝。
• 降压电容器/ X 级电容器（主要组件） - 提供 230V、400V、600V 交流电，甚至更高。

（电容器的种类）。

• C1：33,000 – µF 极化电解电容器，25 VL。
• C2 和 C3：聚酯制成的无极性电容器 ≥ 400 V，10 µF。
• D1：二极管 1N4007。
• D2：12V、3W 齐纳二极管。
• D3 至 D13：1N4007。

理想的无变压器设计

1. 电容器 C1 将高电流从 120V 或 220V 电​​源降低到适当较低的输出直流负载。因此，来自 C1 的 1 微法向输出负载产生约 50mA 的电流。
2. 当您从电源输入上拔下电路时，R1 电阻器为 C1 的高压提供放电路径。这是因为C1可以储存高压，即120V或220V，当您在其分离状态下触摸插头时会引起高压冲击。 R1 将快速释放高压。
3. D1 至 D4 二极管用作桥式整流器，将来自 C1 的低电流交流电转换为低电流直流电。 C1 不将电压限制为 50mA，但会限制电流。也就是说，桥式整流器输出端的直流是220V的峰值。计算如下；

220 x 1.41 =310V 直流。我们最终将得到大约 310 V 的电压，电桥输出为 50 mA。

4. 但是，310V 对于低电压来说太高了，除非在继电器中使用它。因此，您将使用正确的齐纳二极管额定值将 310V 直流分流到所需的低电平，例如 24V、12V 等。

（稳压二极管的种类）

5. R2 电阻是限流电阻。尽管 C1 充当电流限制器，但当您立即将输入 AC 应用到电路时，C1 会在几毫秒内起到短路的作用。在开关打开的几毫秒内，一个 220V 的高交流电压输入进入电源电路。不幸的是，高电压电平会破坏直流输出负载。

应对这种情况的更好方法是引入 NTC。但在这种情况下，我们使用 R2 作为限制器。

滤波电容为C2。主要是，它通过平滑您最初整流为更清洁 DC 的电桥的 100Hz 波纹来工作。

无变压器电源类型

无变压器电源有两种主要类型，我们将详细讨论它们。

例子是；

1. 电阻式无变压器电源

使用电阻式电源，您可以使用降压电阻两端的电阻来减少能量形式的热量。由于热量减少，存在限制过电流的电阻。通常，降压电阻器会驱散热量。

需要注意的一点 - 大多数情况下，您会发现一些应用使用具有双倍额定功率的电阻器。这是因为与其他类型的无变压器电源相比，它会消耗更多的能量。

1. 电容式无变压器电源

第二种，电容式电源，以低功耗运行，并且散热，使其效率更高。

结构;在这里，X 级电容器有 230V、400V 和 600V 的串联连接。然后，市电起到降压电容的作用，起到降压的作用。

电阻式和电容式无变压器电源的区别

主要是两种类型不同。随着降压电阻降低过电压，电容性电源电路中的能量损失和散热几乎为零。相反，电阻类型会将额外的能量以热量的形式消散在降压电阻上。

无变压器电源 12v

我们将使用上图讨论第三种类型，即 12V 无变压器电源。

行动原则；它使用齐纳二极管、桥式整流器、电容器和电阻器将220V市电交流电压转换为12直流电压。

• C1 充当 X 级电容器，可降低升高的交流电压。
• D1、D2、D3、D4 为桥式整流二极管，通过整流将交流电 (AC) 转换为直流电 (DC)。由于 AC 信号中的峰值 RMS，整流导致 230V AC 转换为高 310V DC。
• 第三，C2电容消除了直流电压产生的纹波。
• 然后，R1 电阻器会消除您关闭电路时产生的存储电流。另一方面，用于限制浪涌电流的 R2 电阻器限制过电流。
• 此外，齐纳二极管会消除峰值反向电压，然后将输出直流电压稳定并调节到所需的 12V。
• 为确保它是否正常工作，请将 LED 连接到电路。
• 最后，用防震材料将电路完全封闭起来，以防止损坏和触电。此外，您可以在电源输入端连接一个小型隔离变压器，以将其与主交流电源隔离。

6. 无变压器电源应用

通常，无变压器电源在低成本和低功率电子元件中具有广泛的应用，例如：

• 模数转换器，
• 电信系统，
• 数字通信系统，
• 稳压器和分压器电路，
• 电子玩具，
• 手机充电器，
• LED 灯泡和

（电压12V和24V可调的白色LED灯条）

• 应急灯。

结论

总之，无变压器电源电路是基于变压器的电源的可靠替代品。它是在体积、成本和尺寸方面。尽管产生的电流很小，但无变压器电路使电压要求较低的电器受益。

由于它在程序中有规范，因此最好在您的 DIY 时刻采取额外的预防措施。阅读本文将启发您并突出必要的步骤。但是，如果您有未解决的问题或想法，请随时与我们联系。满足您需求的解决方案就是对技术世界的解决方案。