3 полупроводниковых одиночных ИС с регулируемой мощностью 220 В

В этих источниках питания переменного тока в постоянный используется одна микросхема для преобразования входного переменного тока сети 220 В или 120 В в 12 В или 5 В постоянного тока независимо от трансформатора.

Здесь обсуждаются три простые, но эффективные одночиповые твердотельные бестрансформаторные регулируемые твердотельные схемы питания на 220 В.

Первый работает на одной микросхеме SR087. Конструкция не зависит от мощных конденсаторов или катушек индуктивности, но при этом способна подавать ток 100 мА на присоединенную нагрузку.

1) Основные характеристики и компоновка платы

Основными особенностями этого источника питания, использующего IC SR087, являются:

Высокая эффективность без использования индукторов. Не требует высоковольтных конденсаторов для сброса сетевого тока. Может использоваться как с входами 120 В переменного тока, так и с входами переменного тока 220 В Регулируемый выход от 9 В до 50 В постоянного тока Имеет внутреннюю схему мягкого статического напряжения Потребление в режиме ожидания менее 200 мВт

В Supertex SR087 представляет собой микросхему бестрансформаторного импульсного регулятора, специально разработанную для работы непосредственно от выпрямленной линии переменного тока 220 или 120 В.

Принцип работы состоит в том, чтобы включать проходной транзистор каждый раз, когда выпрямленный переменный ток достигает уровня ниже установленного выходного уровня, и выключать его, как только выходной уровень поддерживается на заданном уровне.

Внутренне настроенный линейный регулятор 5 В предлагает дополнительный фиксированный выход 5 В от ИС для работающих устройств, требующих строгих входов 5 В.

Микросхема также обеспечивает функцию отключения, запускаемую внешним логическим входом, которую можно использовать для отключения цепи, когда она не используется, и для сохранения системы в режиме ожидания.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Гальваническая развязка в конструкцию не входит. При включении питания от сети переменного тока могут возникнуть опасные для жизни напряжения и разряды ударов. Разработчик, использующий SR087, должен обеспечить принятие надлежащих мер безопасности для защиты конечного пользователя от смертельного исхода.

Не гарантируется, что описанные здесь схемы соответствуют требованиям по проводимости импульсных помех и электромагнитных помех.

Работа этих схем может отличаться в зависимости от конкретного приложения. Разработчику рекомендуется провести испытания для проверки соответствия установленным мировым стандартам и правилам.

Принципиальная электрическая схема

Список деталей

Распиновка Описание

VIN - должен быть подключен к линии 120/230 В переменного тока. Входное напряжение переменного тока схемы защищено от импульсных токов с помощью металлооксидного варистора (MOV) 275 В, а также 1,25 А.
плавкий предохранитель.

Никогда не используйте трансформатор на входной линии. Высокая индуктивность может вызвать индуктивную обратную ЭДС, перегрузив
MOV и его уничтожение. Обратите внимание, что предлагаемый регулируемый бестрансформаторный источник питания на 50 В не предназначен для работы через вход источника бесперебойного питания прямоугольной формы, который также обычно называют «модифицированной синусоидой».

GND - это общая линия цепи. И поскольку схема не обеспечивает гальванической развязки от сети 220 В или 120 В, подключение этой общей линии к заземленному оборудованию,
(например, осциллографа), может вызвать короткое замыкание в линии переменного тока, что приведет к мгновенному повреждению цепи или даже используемого оборудования.

Вы также можете отметить, что GND может быть на повышенном уровне напряжения относительно
на землю, даже если вход переменного тока выключен. Будьте осторожны!

VOUT - это относится к основному выходу схемного каскада.

Микросхема SR087 предназначена для регулирования пикового выходного напряжения, а не среднего значения, поэтому
среднее напряжение будет иметь тенденцию к снижению при подключении нагрузки.

VOUT можно отрегулировать от 9,0 до 50 В путем изменения значения R1 в соответствии с формулой, приведенной на принципиальной схеме.

VREG - это фиксированный регулируемый выход 5 В от ИС. Поскольку этот выходной сигнал получен от линии 50 В, любая нагрузка на VREG может вызвать эквивалентное падение тока на VOUT.

VREG потребует не менее 4,0 В запаса
для генерации 5V, то есть минимум 9V при VOUT.

Поскольку IC обычно является линейным регулятором, SR087 будет рассеивать
текущая мощность на выходе VREG или VOUT достигает 460 мВт при 60 мА.

ВКЛЮЧИТЬ - Если низкий логический уровень (<0.2V) is applied on this pinout it enables Q1
переключение и ВКЛЮЧЕНИЕ VOUT.

Однако логика
высокий (> 0,75 • VREG) на этой распиновке быстро отключает Q1
, отключение питания VOUT, а также выхода VREG.

Однако, если внешнее напряжение присутствует на клеммах VOUT в отключенном состоянии, VREG продолжит работу, позволяя генерировать 5,0 В на указанных клеммах.
Вход ENABLE оборудован понижающим резистором 20 кОм. Если он не требуется или не используется, его можно просто оставить неподключенным или заземленным.

2) Твердотельный источник питания 12 В, 5 В с использованием микросхемы LR645

В следующей твердотельной конструкции на основе одной единственной ИС мы изучаем, как напряжение в сети регулируется до 12 В и 5 В с использованием только одной ИС LR645G и некоторых других поддерживающих обычных активных полупроводников.

В одном из своих предыдущих постов я представил аналогичную схему, но в ней использовался высоковольтный конденсатор для понижения сетевого напряжения до более низких уровней.

Благодаря Supertex ic. за предоставление нам этого замечательного маленького чипа LR645G, который в одиночку контролирует любое напряжение от 24 до 270 В переменного тока и выдает на выходе постоянное напряжение ниже 15 В, что идеально подходит для работы с чувствительными компактными электронными схемами.

Лучшая часть схемы заключается в том, что она не содержит каких-либо громоздких и тяжелых компонентов, таких как трансформатор или неполярные высоковольтные конденсаторы.

Хотя всем нам известен простой способ создания бестрансформаторных блоков питания с использованием высоковольтных конденсаторов, у этих высоковольтных конденсаторов есть один большой недостаток.

При включении эти колпачки позволяют проходить через них мощным входным импульсным помехам, а также с этими устройствами становится невозможно остановить промежуточные переходные процессы.

Этот недостаток может вызвать повреждение любой электронной схемы, которая может быть подключена к таким конфигурациям источника питания.

Как работает LR645G

Использование LR645G полностью устраняет указанную выше угрозу. Максимальный ток, доступный от этого устройства, довольно низок, около 3 мА, однако это никогда не проблема, потому что ток может быть увеличен до 150 мА путем простого добавления в цепь датчика DN2540N5.

Показанный выше рисунок представляет собой классическую твердотельную схему, состоящую из бестрансформаторной цепи питания 12 В и 5 В, которая может обеспечивать выходное напряжение 15 и 5 вольт.

15 вольт доступно только на стыке выхода LR645 и входа Ic 7805.
Если опция 5 В не требуется, конфигурацию вокруг регулятора 5 В можно просто исключить, что делает схему еще более простой и компактной.

Описание

Вкратце принципиальную схему можно понять следующим образом:

• Высоковольтная сеть переменного тока выпрямляется по схеме моста с использованием четырех диодов на входе.
• Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором фильтра, установленным сразу после мостовой сети.
• Выпрямленное отфильтрованное высокое напряжение подается на микросхему LR645LG, которая эффективно снижает напряжение до 15 В при 3 мА.
• Полевой транзистор подтягивает токовый выход 3 мА до 150 мА и подает его на следующую ступень, которая включает ступень регулятора на 5 В.

Однако одним большим недостатком отсутствия трансформатора является ОПАСНОСТЬ поражения высоким напряжением, которое активно висит на всех оголенных точках цепи.

Поэтому следует проявлять особую осторожность при создании и тестировании этой схемы и других подключенных схем.

Список деталей

Диоды - 1N4007

Входной конденсатор - 4,7 мкФ / 400 В,

Выходные конденсаторы 1 мкФ / 25 В

ИС - LR645LG и 7805,

Полевой транзистор - DN2540N5

3) Одночиповая цепь питания 0-400 В

Холодную цепь переменного бестрансформаторного питания 0–400 В можно построить, используя всего одну микросхему LR8 и несколько резисторов. ИС имеет встроенный каскад контроля тока, что делает конструкцию чрезвычайно безопасной даже для критических электронных схем.

Как устроена микросхема LR8 для работы

IC LR8 очень похож на нашу собственную LM317 или микросхемы LM338, за исключением того, что их максимальное входное напряжение и характеристики пропускной способности по току сильно различаются, остальные атрибуты в точности аналогичны.

Поскольку микросхема IC LR8 предназначена для работы с большими напряжениями до 430 В, ее пропускная способность по току, следовательно, намного ниже при максимуме 20 мА, но, тем не менее, при 400 В этот ток может оказаться весьма полезным.

Поскольку предлагаемая схема бестрансформаторного источника питания 0-400 В рассчитана на работу с переменным током более 400 В, это означает, что эту схему можно просто подключить к нашей сетевой розетке напрямую, не беспокоясь о всплеск волн , или другие связанные с этим катастрофические ситуации.

Как это устроено

Что касается схемотехники 0-400В бестрансформаторный источник питания выше, мы можем видеть, что это именно идентично регуляторы напряжения типа LM317, где R 1 используется для установки опорного напряжения для ADJ штифта, при этом R2 позиционируется для определения предполагаемого выходного напряжения на С2.

На схеме резистор 18 кОм должен обеспечивать на выходе точные 5 В до тех пор, пока входное напряжение на 12 В выше выходного значения ... это означает, что для получения 5 В минимальное входное напряжение питания должно быть 17 В. Точно так же для обеспечения минимального напряжения 1,25 В на выходе входной источник должен быть около 13,2 В. Короче говоря, дифференциальное напряжение должно быть на +12 В выше желаемого выходного значения.

Для получения плавного переменного выходного сигнала 0–400 В или 0–300 В постоянного тока от выпрямленного источника питания 220 В, R2 можно заменить потенциометром на 100 кОм.

Для других фиксированных значений указанная формула может использоваться, как показано на диаграмме.

Распиновку микросхемы LR8 можно узнать из следующего изображения:

Теперь, когда вы знаете, как построить цепь бестрансформаторного источника питания 0–400 В, как вы планируете использовать ее для своих конкретных нужд? .... подумайте и поделитесь, если возможно, через поле для комментариев.