无变压器电源：克服成本和空间的公认方法

通常，降压变压器或开关模式电源将高交流电源电压转换为低交流电压。然后，它进一步转换为所需的低直流电压。虽然它很高效，但该过程成本高昂，并且在设计或制造产品时需要更多空间。因此，为了减少挑战，我们使用无变压器电源。今天，我们将进一步探讨无变压器电源。因此，我们将讨论其工作类型，并提供您可以尝试的简单无变压器电源电路设计。

降压变压器

什么是无变压器电源？

顾名思义，无变压器电源从高交流电压产生低直流电压，无需变压器或电感器。

（电感）

工作原理

无变压器电源的工作原理是将高压单相交流电转换为低压直流电压。该概念使用分压器电路，无需电感器或变压器即可工作。此外，电源电路还包含浪涌限制、分压、稳压和整流等过程。

现在，上图的工作原理如下；

• 我们的目标是将高压单相交流 (230V/120V) 转换为所需的低直流电压 (5V/3V/12V)。
• 二极管将高交流电压整流并调节为低直流电压。
• 此外，电容器（与交流电串联）因其电抗而限制交流电。这样，电流会根据无变压器电源类型达到特定值。在任何时候，电源中最好使用 X 级电容器。
• 此外，电阻器有助于过电流和散热。
• 然后，桥式整流器消除电路的电压，并通过整流过程稳定峰值电压。
• 连接到 LED 灯泡最终测试电路功能。

无变压器电源的种类

无变压器电源的两种基本类型包括：

电阻式无变压器电源

电阻式无变压器电源使用降压电阻。它的电阻进一步有助于消除多余的热量。通常，建议使用双倍功率电阻器，因为它会消耗更多功率。

电容式无变压器电源

相反，电容式无变压器电源具有较低的功率损耗和散热。此处，X 级电容（400V、230V 或 600V）是降压电容，它会将多余的电压降下来。

4. 使用无变压器供电电路的优缺点

优势

• 首先，与基于变压器的电路相比，它的设计成本低廉，适合低功率应用。
• 此外，它体积更小、更紧凑，因此需要的空间也更少。

缺点

• 无变压器电源电路无法产生高电流输出（1 安培）。因此，它仅适用于需要小于或等于 1 安培电流的应用。
• 然后，电路与交流电源电位没有隔离，这对处理程序来说是危险的。
• 此外，其过度散热会干扰输出电压。
• 最后，它允许电压浪涌，最终会损坏电源电路和供电电路。

幸运的是，下面的电路示例为一些挑战提供了解决方案。所以，请继续阅读。

四个简单的无变压器电源电路解释

基本无变压器设计

基本的无变压器电路设计

电路操作与设计

• C1 将高交流电（120V 或 220V 主电源）降低到较低的直流电，以获得更好的输出直流负载。
• 其次，每当您从电源输入端拔下电路时，R1 都会为高压 C1 提供放电路径。因此，当 C1 不在主电源中时，您可以防止插头引脚的任何电压冲击。
• 那么，D1 到 D4 是桥式整流器。它们将低交流电从 C1 转换为低直流电。
• 对于继电器以外的大多数低压设备，产生的直流电压现在都很高。齐纳二极管将根据您的需要将高压分流到推荐值。
• 进一步，我们将 R2 作为限流电阻。 C1 仅在第一个应用交流电源输入上提供几毫秒的短路。几毫秒允许交流大电流进入电路，但可能会破坏输出负载。因此，R2 可以防止损坏。
• 最后，C2 充当滤波电容。它从桥式整流器产生平滑的 100Hz 纹波到更清洁的直流电。

升级为稳压无变压器电源

在这里，我们将从容性电源电路到可变或无浪涌稳压无变压器电源。

稳压无变压器电源升级电路。

电路设计/操作

• IN4007 二极管对电源电压进行整流，而 10uF/400V 电容器对其进行滤波。然后，从电源整流得到的峰值电压达到 310V。
• TIP122 的底座（也可以使用 MJE13005）配置分压器网络，从而保持所需的输出电压。此外，您可以通过在 TIP122 的接地/发射器上设置 10k 电位器来实现 12V。
• 220uF/50V 电容器会在基极产生一个瞬时零电压，以在接通电路中关闭时进行切换。
• 此外，在开关导通期间，电感器通过线圈限制浪涌电流进入电路。此外，它还提供高电阻，从而防止发生损坏。

外卖； 您还可以使用稳压器 IC7805 来实现附加的降压或 5V。

过零无变压器电源电路

我们的第三个项目主要应用于用于过零检测的电容式无变压器电源。这是因为电容器在接收到电源电压时会在几毫秒内像短路一样。之后，它会充电并恢复到指定的输出水平。

电路设计与操作

过零无变压器供电电路

交流电源过零

交流主电位包括从零上升和下降到最大值的电压周期，反之亦然。

因此，当电源电压接近周期峰值时，它具有很高的电流和电压。接通电容电源会导致高压击穿直流负载和电源。

相反，在干线过零中，干线在接近零相时会获得微弱的电压和电流。因此，现在打开任何设备都是安全的，不会遇到任何浪涌电流。

简而言之，当交流输入通过零相时接通电容电源可防止浪涌电流。

工作原理

• 由于缺少栅极驱动器，开启电源最初会保持关闭三端双向可控硅开关。此外，连接到桥接网络的负载保持关闭状态。
• 然后，来自 105V/400V 电容输出的馈电电压通过八角耦合器 IC 的引脚 1/2 到达 IR LED。 IR LED 光响应有助于监控和处理输入。因此，当电路检测到交流周期接近零交叉点时，内部开关切换。
• 最后，它会触发三端双向可控硅开关，从而保持装置的开启状态，直到您再次打开/关闭它。

使用 IC 555 开关无变压器电源

最终解决方案是使用 IC 555 在其单稳态模式下调节浪涌。此外，IC 555 还采用了过零开关电路的概念。

555 定时器 IC

过零开关的定义

交流电源中的正弦波从零电位标记开始。然后，它逐渐上升到峰值电压点（120 或 220）。之后，它恢复到最初的零可能性标记。我们将周期称为正周期。

因此，在正循环之后，波形将下降并再次经历上述过程。但是，它在达到零标记之前是负向的。根据市电公用设施要求，电路循环每秒可发生 50 到 60 次。

当波形进入电路时，任何不为零的点都会中断开关导通浪涌。直接原因是由于波形的高电流。负载应在过零期间面对 ON 开关，以避免出现任何问题。这样一来，逐渐上升就不会怨恨危险。

使用 IC555 的开关无变压器电路

电路操作

从我们上面的电路图来看；

• 四个 1N4007 二极管作为标准桥式整流器配置运行，阴极结产生 100 Hz 纹波。
• 47k/20K 分压器降低 100 Hz 频率，该频率随后到达 IC555 的正轨。电位接受调节，然后 C1 和 D1 对其进行过滤。
• 通过一个 100k 的电阻，基极 Q1 也接收到电位。
• 当交流电源超过 (+) 0.6 时，Q1 保持切换到关闭状态。但是，低于 (+)0.6 伏特的交流波形会打开 Q1。此外，它将引脚 2 接地，然后在 IC 的引脚 3 上产生正输出。
• 之后，IC 输出开启负载和 SCR 并保持状态直到 MMV 周期过去。然后，一个新的循环开始。
• 稳定的开启时间会为负载产生额外的电流，从而使 LED 变亮。您还可以改变 1M 预设来设置单稳态的开启时间。 IC555 电路在接近零的交流电时受到限制，因此在导通时间内没有电压浪涌。

无变压器电源的应用

无变压器电源的应用主要包括低成本、小功率器件等；

• 模数转换器，
• LED 灯泡，

（LED灯泡）

• 数字通信系统，
• 移动充电器，
• 电子玩具，
• 电视接收器，
• 应急灯，

（应急灯）

• 电信系统，以及
• 稳压器和分压器电路。

结论

总而言之，无变压器电源电路无疑已经取代了基于变压器的电源。它们的低电流生产有利于低压应用。此外，它们既便宜又紧凑。

本文详细介绍了通过必要步骤制作无变压器电路的方法。但是，如果您仍想进行更多查询，请与我们联系。