Bagaimana Menghitung Catu Daya Transformerless

Posting ini menjelaskan cara menghitung nilai resistor dan kapasitor di rangkaian catu daya tanpa transformator menggunakan rumus sederhana seperti hukum ohm.

Menganalisis Catu Daya Capaktif

Sebelum kita mempelajari rumus untuk menghitung dan mengoptimalkan nilai resistor dan kapasitor dalam catu daya tanpa transformator, penting untuk terlebih dahulu merangkum standar desain catu daya transformerless .

Mengacu pada diagram, berbagai komponen yang terlibat ditetapkan dengan fungsi spesifik berikut:

C1 adalah kapasitor tegangan tinggi nonopolar yang diperkenalkan untuk menjatuhkan arus utama yang mematikan ke batas yang diinginkan sesuai spesifikasi beban. Komponen ini dengan demikian menjadi sangat penting karena fungsi pembatas arus utama yang ditetapkan.

D1 hingga D4 dikonfigurasi sebagai a jaringan penyearah jembatan untuk memperbaiki AC yang diturunkan dari C1, untuk membuat keluaran sesuai dengan beban DC yang dimaksudkan.

Z1 diposisikan untuk menstabilkan output ke batas tegangan aman yang diperlukan.

C2 diinstal ke menyaring riak apapun di DC dan untuk membuat DC bersih sempurna untuk beban yang terhubung.

R2 mungkin opsional tetapi direkomendasikan untuk menangani lonjakan saklar ON dari sumber listrik, meskipun sebaiknya komponen ini harus diganti dengan termistor NTC.

Menggunakan Hukum Ohm

Kita semua tahu bagaimana hukum Ohm bekerja dan bagaimana menggunakannya untuk menemukan parameter yang tidak diketahui ketika dua lainnya diketahui. Namun, dengan jenis catu daya kapasitif yang memiliki fitur khusus dan dengan LED yang terhubung dengannya, penghitungan arus, penurunan tegangan, dan resistor LED menjadi agak membingungkan.

Bagaimana Menghitung dan Menghitung Arus, Parameter Tegangan dalam Catu Daya Transformerless.

Setelah mempelajari pola yang relevan dengan cermat, saya menemukan cara sederhana dan efektif untuk menyelesaikan masalah di atas, terutama ketika catu daya yang digunakan adalah yang tanpa transformator atau menggabungkan kapasitor PPC atau reaktansi untuk mengendalikan arus.

Mengevaluasi Arus dalam Catu Daya Kapasitif

Biasanya, a catu daya tanpa transformator akan menghasilkan keluaran dengan nilai arus yang sangat rendah tetapi dengan tegangan yang sama dengan sumber listrik AC yang diterapkan (sampai itu dimuat).

Misalnya, 1 µF, 400 V (tegangan rusak) ketika dihubungkan ke sumber listrik 220 V x 1,4 = 308V (setelah jembatan) akan menghasilkan arus maksimum 70 mA dan pembacaan tegangan awal 308 Volt.

Namun tegangan ini akan menunjukkan penurunan yang sangat linier saat output dibebani dan arus ditarik dari reservoir “70 mA”.

Kita tahu bahwa jika beban mengkonsumsi seluruh 70 mA berarti tegangan turun hampir nol.

Sekarang karena penurunan ini linier, kita cukup membagi tegangan keluaran awal dengan arus maks untuk menemukan penurunan tegangan yang akan terjadi untuk besaran arus beban yang berbeda.

Oleh karena itu membagi 308 volt dengan 70 mA menghasilkan 4.4V. Ini adalah laju di mana tegangan akan turun untuk setiap 1 mA arus yang ditambahkan dengan beban.

Artinya jika beban mengkonsumsi arus 20 mA maka penurunan tegangan akan menjadi 20 × 4,4 = 88 volt, sehingga keluaran sekarang akan menunjukkan tegangan 308 - 62,8 = 220 volt DC (setelah jembatan).

Misalnya dengan a LED 1 watt Terhubung langsung ke rangkaian ini tanpa resistor akan menunjukkan tegangan yang sama dengan penurunan tegangan maju dari LED (3.3V), hal ini dikarenakan LED yang menenggelamkan hampir semua arus yang tersedia dari kapasitor. Namun tegangan di LED tidak turun ke nol karena tegangan maju adalah tegangan maksimum yang ditentukan yang dapat turun di atasnya.

Dari pembahasan dan analisis di atas, menjadi jelas bahwa tegangan dalam unit catu daya apa pun tidak material jika kemampuan penyaluran arus catu daya 'relatif' rendah.

Misalnya jika kita mempertimbangkan LED, ia dapat menahan arus 30 hingga 40 mA pada tegangan yang mendekati 'penurunan tegangan maju', namun pada tegangan yang lebih tinggi arus ini dapat menjadi berbahaya bagi LED, jadi ini semua tentang menjaga arus maksimum sama dengan batas beban maksimum yang dapat ditoleransi dan aman.

Menghitung Nilai Resistor

Resistor untuk Beban : Saat LED digunakan sebagai beban, disarankan untuk memilih kapasitor yang nilai reaktansinya hanya memungkinkan arus maksimum yang dapat ditoleransi ke LED, dalam hal ini resistor dapat dihindari sepenuhnya.

Jika nilai kapasitor berukuran besar dengan keluaran arus yang lebih tinggi, maka mungkin seperti yang dibahas di atas kita dapat memasukkan resistor untuk mengurangi arus ke batas yang dapat ditoleransi.

Menghitung Resistor Batas Lonjakan : Resistor R2 dalam bentuk diagram di atas termasuk sebagai resistor pembatas lonjakan saklar-ON. Ini pada dasarnya melindungi beban yang rentan dari arus lonjakan awal.

Selama periode awal sakelar ON, kapasitor C1 bertindak seperti korsleting lengkap, meskipun hanya untuk beberapa milidetik, dan memungkinkan seluruh 220V melintasi output.

Ini mungkin cukup untuk meledakkan sirkuit elektronik sensitif atau LED yang terhubung dengan suplai, yang juga termasuk dioda zener penstabil.

Karena dioda zener membentuk perangkat elektronik pertama yang sejalan yang perlu dilindungi dari lonjakan awal, R2 dapat dihitung sesuai spesifikasi dioda zener, dan maksimum arus zener , atau disipasi zener.

Arus maksimum yang dapat ditoleransi oleh zener untuk contoh kami adalah 1 watt / 12 V = 0,083 amp.

Oleh karena itu R2 harus = 12 / 0,083 = 144 Ohm

Namun, karena lonjakan arus hanya untuk milidetik, nilai ini bisa jauh lebih rendah dari ini.

Sini. kami tidak mempertimbangkan masukan 310V untuk perhitungan zener, karena arus dibatasi hingga 70 mA oleh C1.

Karena R2 dapat secara tidak perlu membatasi arus berharga untuk beban selama operasi normal, maka idealnya adalah NTC jenis resistor. NTC akan memastikan bahwa arus dibatasi hanya selama periode awal sakelar ON, dan kemudian 70 mA penuh diizinkan lewat tanpa batasan untuk beban.

Menghitung Resistor Discharge : Resistor R1 digunakan untuk melepaskan muatan tegangan tinggi yang tersimpan di dalam C1, setiap kali sambungan dicabut dari sumber listrik.

Nilai R1 harus serendah mungkin untuk pengosongan C1 yang cepat, namun menghilangkan panas minimum saat dihubungkan dengan AC utama.

Karena R1 dapat menjadi resistor 1/4 watt, disipasinya harus lebih rendah dari 0,25 / 310 = 0,0008 amp atau 0,8 mA.

Oleh karena itu R1 = 310 / 0,0008 = 387500 Ohm atau kira-kira 390 k.

Menghitung Resistor LED 20 mA

Contoh: Pada diagram yang ditunjukkan, nilai kapasitor menghasilkan maks 70 mA. arus yang cukup tinggi untuk ditahan oleh setiap LED. Menggunakan rumus LED / resistor standar:

R = (tegangan suplai VS - tegangan maju LED VF) / arus LED IL,
= (220 - 3,3) /0,02 = 10,83K,

Namun nilai 10.83K terlihat cukup besar, dan secara substansial akan menjatuhkan iluminasi pada LED .... tidak ada yang kurang perhitungan terlihat benar-benar sah .... jadi apakah kita melewatkan sesuatu di sini ??

Saya pikir di sini tegangan '220' mungkin tidak benar karena pada akhirnya LED hanya membutuhkan 3.3V .... jadi mengapa tidak menerapkan nilai ini dalam rumus di atas dan memeriksa hasilnya? Jika Anda telah menggunakan dioda zener, nilai zener dapat diterapkan di sini.

Oke, ini dia lagi.

R = 3,3 / 0,02 = 165 ohm

Sekarang ini terlihat jauh lebih baik.

Jika Anda menggunakan, katakanlah dioda zener 12V sebelum LED, rumusnya dapat dihitung seperti yang diberikan di bawah ini:

R = (tegangan suplai VS - tegangan maju LED VF) / arus LED IL,
= (12 - 3,3) /0,02 = 435 Ohm,

Oleh karena itu nilai resistor untuk pengontrolnya LED merah aman akan berada di sekitar 400 ohm.

Menemukan Arus Kapasitor

Dalam keseluruhan desain transformerless yang dibahas di atas, C1 merupakan salah satu komponen penting yang harus didimensi dengan benar sehingga arus keluaran darinya dapat dioptimalkan secara optimal sesuai spesifikasi beban.

Memilih kapasitor bernilai tinggi untuk beban yang relatif lebih kecil dapat meningkatkan risiko lonjakan arus yang berlebihan yang memasuki beban dan merusaknya lebih cepat.

Kapasitor yang dihitung dengan benar sebaliknya memastikan lonjakan arus masuk yang terkontrol dan disipasi nominal yang menjaga keamanan yang memadai untuk beban yang terhubung.

Menggunakan Hukum Ohm

Besarnya arus yang dapat diizinkan secara optimal melalui catu daya tanpa transformator untuk beban tertentu dapat dihitung dengan menggunakan hukum Ohm:

I = V / R

dimana I = arus, V = Tegangan, R = Resistensi

Namun seperti yang kita lihat, dalam rumus di atas R adalah parameter ganjil karena kita berurusan dengan kapasitor sebagai anggota pembatas arus.

Untuk memecahkan ini kita perlu mendapatkan metode yang akan menerjemahkan nilai pembatas arus kapasitor dalam hal Ohm atau unit resistansi, sehingga rumus hukum Ohm dapat diselesaikan.

Menghitung Reaktansi Kapasitor

Untuk melakukan ini, pertama-tama kita mencari tahu reaktansi kapasitor yang dapat dianggap sebagai resistansi yang setara dengan resistor.

Rumus reaktansi adalah:

Xc = 1/2 (pi) fC

dimana Xc = reaktansi,

pi = 22/7

f = frekuensi

C = nilai kapasitor dalam Farads

Hasil yang diperoleh dari rumus di atas adalah dalam Ohm yang dapat langsung diganti dengan hukum Ohm yang telah disebutkan sebelumnya.

Mari kita pecahkan contoh untuk memahami implementasi rumus di atas:

Mari kita lihat berapa banyak arus yang dapat dikirim oleh kapasitor 1uF ke beban tertentu:

Kami memiliki data berikut di tangan kami:

pi = 22/7 = 3,14

f = 50 Hz (frekuensi AC listrik)

dan C = 1uF atau 0,000001F

Memecahkan persamaan reaktansi menggunakan data di atas memberikan:

Xc = 1 / (2 x 3,14 x 50 x 0,000001)

= Sekitar 3184 ohm

Mengganti nilai resistansi ekuivalen ini dalam rumus hukum Ohm kita, kita mendapatkan:

R = V / I

atau I = V / R

Dengan asumsi V = 220V (karena kapasitor dimaksudkan untuk bekerja dengan tegangan listrik.)

Kita mendapatkan:

I = 220/3184

= 0,069 amp atau sekitar 69 mA

Demikian pula kapasitor lain dapat dihitung untuk mengetahui kapasitas atau peringkat pengiriman arus maksimumnya.

Pembahasan di atas secara komprehensif menjelaskan bagaimana arus kapasitor dapat dihitung dalam rangkaian yang relevan, terutama dalam catu daya kapasitif tanpa transformator.

PERINGATAN: DESAIN DI ATAS TIDAK TERISOLASI DARI INPUT UTAMA, KARENA ITU SELURUH UNIT DAPAT TERAPUNG DENGAN MAIN INPUT LETHAL, HATI-HATI SANGAT HATI-HATI SAAT PENANGANAN DIALIHKAN PADA POSISI.