Catu Daya Tanpa Transformator:Cara Mengatasi Biaya dan Ruang yang Disetujui

Umumnya, trafo step-down atau catu daya mode sakelar mengubah tegangan listrik AC tinggi menjadi tegangan AC rendah. Kemudian, ini melanjutkan konversi ke tegangan DC rendah yang diinginkan. Meskipun efisien, prosesnya mahal dan membutuhkan lebih banyak ruang saat merancang atau membuat produk. Jadi, untuk mengurangi tantangan, kami menggunakan catu daya tanpa transformator. Hari ini, kita akan mengeksplorasi lebih lanjut tentang catu daya transformerless. Jadi, kami akan membahas jenis kerjanya dan memberikan desain rangkaian catu daya tanpa transformator sederhana yang dapat Anda coba.

Transformator penurun tegangan

Apa itu Catu Daya Tanpa Transformator?

Sesuai namanya, catu daya transformerless menghasilkan tegangan DC rendah dari tegangan AC tinggi tanpa transformator atau induktor.

(induktor)

Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari catu daya tanpa trafo adalah pengubahan tegangan tinggi AC satu fasa menjadi tegangan DC rendah. Konsepnya menggunakan rangkaian pembagi tegangan yang bekerja tanpa induktor atau trafo. Selain itu, rangkaian catu daya menggabungkan proses seperti pembatasan lonjakan arus, pembagian tegangan, pengaturan, dan perbaikan.

Sekarang, diagram di atas berfungsi sebagai berikut;

• Kami bertujuan untuk mengubah tegangan tinggi AC fase tunggal (230V/120V) menjadi tegangan DC rendah yang diperlukan (5V/3V/12V).
• Dioda memperbaiki dan mengatur tegangan AC tinggi ke tegangan DC rendah.
• Selanjutnya, kapasitor (dalam sambungan seri ke AC) membatasi aliran AC karena reaktansinya. Dengan cara itu, aliran arus mencapai nilai tertentu sesuai dengan jenis catu daya tanpa transformator. Setiap saat, kapasitor dengan nilai X lebih disukai dalam catu daya.
• Selain itu, resistor membantu kelebihan arus dan pembuangan panas.
• Kemudian, penyearah jembatan membersihkan rangkaian tegangan, dan melalui proses penyearah, ia menstabilkan tegangan puncak.
• Menghubungkan ke bohlam LED akhirnya menguji fungsi sirkuit.

Jenis Catu Daya Tanpa Transformator

Dua tipe dasar catu daya tanpa transformator meliputi;

Suplai daya tanpa transformator resistif

Catu daya tanpa transformator resistif menggunakan resistor penurun tegangan. Ketahanannya lebih lanjut membantu menghilangkan panas berlebih. Seringkali, resistor daya berperingkat ganda direkomendasikan karena menghilangkan lebih banyak daya.

Suplai daya trafo kapasitif

Sebaliknya, catu daya tanpa transformator kapasitif memiliki kehilangan daya dan pembuangan panas yang rendah. Di sini, kapasitor dengan nilai X (400V, 230V, atau 600V) adalah kapasitor penurun tegangan, dan kapasitor tersebut menurunkan tegangan berlebih.

4. Keuntungan dan kerugian menggunakan rangkaian catu daya tanpa transformator

Keuntungan

• Pertama-tama, desainnya murah dan cocok untuk aplikasi berdaya rendah dibandingkan dengan sirkuit berbasis transformator.
• Selain itu, tidak terlalu besar dan kompak sehingga membutuhkan lebih sedikit ruang.

Kerugian

• Rangkaian catu daya tanpa transformator tidak dapat menghasilkan keluaran arus tinggi (1 Ampere). Jadi, ini hanya mendukung aplikasi yang membutuhkan arus kurang dari atau sama dengan 1 Ampere.
• Kemudian, tidak ada isolasi sirkuit dari potensi listrik AC, yang berbahaya bagi pawang.
• Selain itu, pembuangan panasnya yang berlebihan mengganggu tegangan output.
• Terakhir, ini memungkinkan lonjakan tegangan yang pada akhirnya dapat menghancurkan sirkuit suplai dan sirkuit bertenaga.

Untungnya, contoh rangkaian di bawah ini memberikan solusi untuk beberapa tantangan. Jadi, teruslah membaca.

Empat Sirkuit Catu Daya Tanpa Transformator Sederhana Dijelaskan

Desain Dasar Tanpa Transformator

Desain sirkuit dasar tanpa transformator

Operasi dan desain sirkuit

• C1 mengurangi AC tinggi (listrik 120V atau 220V) ke DC yang lebih rendah untuk menghasilkan beban DC keluaran yang lebih baik.
• Kedua, setiap kali Anda mencabut rangkaian dari input listrik, R1 memberikan jalur pelepasan untuk tegangan tinggi C1. Dengan demikian, Anda mencegah kejutan tegangan apa pun dari pin steker saat C1 tidak berada di catu daya utama.
• Jadi, D1 ke D4 adalah penyearah jembatan. Mereka mengubah AC rendah dari C1 ke DC rendah.
• Tegangan DC yang dihasilkan sekarang tinggi untuk sebagian besar perangkat bertegangan rendah selain relai. Dioda Zener akan melangsir tegangan tinggi ke nilai yang direkomendasikan sesuai kebutuhan Anda.
• Selanjutnya, kita memiliki R2 sebagai resistor pembatas arus. C1 hanya menawarkan korsleting selama milidetik pada aplikasi pertama input listrik AC. Beberapa milidetik memungkinkan arus tinggi AC masuk ke sirkuit tetapi dapat merusak beban keluaran. R2, oleh karena itu, mencegah kerusakan.
• Akhirnya, C2 bertindak sebagai kapasitor filter. Ini menghasilkan riak 100Hz yang halus dari penyearah jembatan ke DC yang lebih bersih.

Meningkatkan ke Catu Daya Tanpa Transformator Stabil Tegangan

Di sini, kita akan menjalankan rangkaian catu daya kapasitif ke catu daya transformerless stabilisasi tegangan variabel atau bebas lonjakan.

Sirkuit pada peningkatan ke catu daya tanpa transformator yang distabilkan tegangan.

Desain/operasi sirkuit

• Dioda IN4007 memperbaiki tegangan listrik sementara kapasitor 10uF/400V menyaringnya. Kemudian, tegangan puncak yang dihasilkan, diperbaiki dari listrik, mencapai 310V.
• Dasar TIP122 (Anda juga dapat menggunakan MJE13005) mengonfigurasi jaringan pembagi tegangan, sehingga mempertahankan tegangan keluaran yang diperlukan. Selain itu, Anda dapat mencapai 12V dengan mengatur pot 10k di ground/emitor TIP122.
• Kapasitor 220uF/50V menciptakan tegangan nol sesaat di dasar untuk beralih jika OFF dalam rangkaian yang diaktifkan.
• Selanjutnya, pada periode sakelar ON, induktor, melalui koil, membatasi arus masuk agar tidak masuk ke sirkuit. Selain itu, ia memberikan ketahanan yang tinggi, sehingga mencegah terjadinya kerusakan.

Bawa pulang; Anda juga dapat menggunakan pengatur tegangan, IC7805, untuk mencapai tegangan turun yang terpasang atau 5V.

Sirkuit Catu Daya Tanpa Transformator Silang-Nol

Proyek ketiga kami terutama berlaku untuk catu daya tanpa transformator kapasitif untuk deteksi zero-crossing. Itu karena kapasitor bertindak seperti celana pendek selama beberapa milidetik ketika menerima tegangan suplai. Setelah itu, ia mengisi daya dan kembali ke tingkat output yang ditentukan.

Desain dan Operasi Sirkuit

Sirkuit catu daya tanpa transformator penyeberangan nol

Nol persimpangan di listrik AC

Potensial utama AC mencakup siklus tegangan yang naik dan turun dari nol ke maksimum atau sebaliknya dengan polaritas.

Jadi, ketika tegangan listrik mendekati puncak siklus, ia memiliki arus dan tegangan tinggi. Menghidupkan catu daya kapasitif menyebabkan tegangan tinggi menembus beban DC dan catu daya.

Sebaliknya, dalam persilangan nol listrik, arus utama mendapat tegangan dan arus yang lemah saat mendekati fase nol. Oleh karena itu, MENGAKTIFKAN perangkat apa pun sekarang aman dan tidak dapat mengalami arus lonjakan apa pun.

Secara singkat, menyalakan catu daya kapasitif saat input AC melewati fase nol mencegah arus lonjakan.

Cara kerjanya

• Menyalakan daya awalnya mempertahankan triac yang dimatikan karena kekurangan driver gerbang. Selain itu, beban yang terhubung ke jaringan jembatan tetap dalam status OFF.
• Kemudian, tegangan umpan dari output kapasitor 105V/400V melewati pin 1/2 dari IC Octo-coupler untuk sampai ke LED IR. Respons cahaya LED IR membantu dalam memantau dan memproses input. Oleh karena itu, ketika sirkuit mendeteksi siklus AC mendekati titik zero-crossing, sakelar internal mati.
• Terakhir, ia mengaktifkan triac, sehingga mempertahankan status aktif pada unit hingga Anda mengaktifkan/menonaktifkannya kembali.

Mengalihkan Catu Daya Tanpa Transformator menggunakan IC 555

Solusi terakhir melibatkan penggunaan IC 555 dalam mode monostabilnya untuk mengatur lonjakan arus. Selanjutnya, IC 555 menggabungkan konsep sirkuit switching zero-crossing.

IC penghitung waktu 555

Definisi dari zero-crossing switching

Gelombang sinus di AC utama dimulai dari tanda potensial nol. Kemudian, secara bertahap naik ke titik tegangan puncak (120 atau 220). Setelah itu, ia kembali ke tanda kemungkinan nol awal. Kami menyebut siklus tersebut sebagai siklus positif.

Jadi, setelah siklus positif, bentuk gelombang akan turun dan melalui proses di atas lagi. Namun, itu dalam arah negatif hingga mencapai tanda nol. Tergantung pada kebutuhan utilitas listrik, siklus sirkuit dapat terjadi 50 hingga 60 kali per detik.

Saat bentuk gelombang memasuki rangkaian, setiap titik tanpa nol mengganggu lonjakan sakelar ON. Alasan langsungnya adalah karena arus tinggi bentuk gelombang. Beban harus menghadap ke saklar ON selama zero crossing untuk menghindari masalah. Dengan cara itu, kenaikan bertahap tidak akan membenci bahaya.

Mengalihkan rangkaian transformerless menggunakan IC555

Operasi sirkuit

Dari diagram sirkuit kami di atas;

• Keempat dioda 1N4007 beroperasi sebagai konfigurasi penyearah jembatan standar, dengan sambungan katoda menghasilkan riak 100 Hz.
• Pembagi potensial 47k/20K menurunkan frekuensi 100 Hz, yang kemudian mencapai rel positif IC555. Potensi menerima regulasi, kemudian C1 dan D1 menyaringnya.
• Melalui resistor 100k, basis Q1 juga menerima potensial.
• Bila sumber listrik AC melebihi (+) 0,6, Q1 mempertahankan status sakelar ke OFF. Namun, bentuk gelombang AC di bawah (+)0,6 Volt membuat ON Q1. Selain itu, ground pin2 kemudian menghasilkan output positif pada pin3 IC.
• Setelah itu, output IC mengaktifkan beban dan SCR dan mempertahankan status hingga periode MMV berlalu. Kemudian, siklus baru dimulai.
• Waktu AKTIF yang stabil menghasilkan arus ekstra ke beban, berkontribusi pada LED yang terang. Anda juga dapat memvariasikan preset 1M untuk mengatur waktu ON dari monostable Anda. Sirkuit IC555 mendapat batasan pada AC mendekati nol karenanya, tidak ada lonjakan tegangan dalam waktu ON.

Aplikasi Catu Daya Tanpa Transformator

Aplikasi catu daya tanpa transformator terutama terdiri dari perangkat berbiaya rendah dan berdaya rendah seperti;

• Konverter analog ke digital,
• bohlam LED,

(lampu LED)

• Sistem komunikasi digital,
• Pengisi daya ponsel,
• Mainan elektronik,
• Penerima TV,
• Lampu darurat,

(lampu darurat)

• Sistem telekomunikasi, dan
• Sirkuit pengatur dan pembagi tegangan.

Kesimpulan

Secara keseluruhan, rangkaian catu daya tanpa transformator tidak diragukan lagi telah menggantikan catu daya berbasis transformator. Produksi arus rendah mereka menguntungkan aplikasi tegangan rendah. Selain itu, harganya murah dan ringkas.

Artikel ini menguraikan cara-cara di mana Anda dapat membuat sirkuit transformerless Anda dengan langkah-langkah yang diperlukan. Namun, jika Anda masih ingin bertanya lebih lanjut, silakan hubungi kami.