不带变压器的电源设计方案解析
不带变压器的电源
这不是魔术也不是梦想。对于小负载，可以仅使用限流电阻将电压从230 vac降低到几伏特（例如5、12或24），如图1的接线图所示。它的效率极低（<1％），因为电阻r1上的热量损失了能量。实际上，该组件必须做很多工作才能将电压从230 vac rms降低到12 vdc。在该示例中，该线性分量的平均耗散功率为22 w；平均功耗为22w。因此，它的大小必须至少为50 w，其耗散如下：
v（n3，n2）* i（r1）
图1：没有使用大电阻的变压器的电源
在该图中，存在三个操作节点：n1，n2和n3。根据所用组件的值，瞬态电压（以一秒为单位）显示在图2的图表中。图2a中的曲线图显示输出达到12 v需要花费多少时间。该时间取决于时间常数，该时间常数也由电容器c1决定。在该示例中，为得出瞬态信号，这些电容器的充电时间如下：
c1 = 100 µf，t = 25毫秒
c1 = 470 µf，t = 130毫秒
c1 = 1,000 µf，t = 290毫秒
c1 = 4,700 µf，t = 1.38 s
c1 = 10,000 µf，t = 3 s
图2：不带电阻的变压器的电源瞬态电压示意图
在固定的负载电阻下，纹波取决于电容器c1。电容器越大，输出信号上出现的纹波越少。使用上述电容器，峰到峰的纹波量（图3）如下：
•c1 = 100 µf，纹波= 1.17 vpp
•c1 = 470 µf，纹波= 261.7 mvpp
•c1 = 1,000 µf，纹波= 121.58 mvpp
•c1 = 4,700 µf，纹波= 25.3 mvpp
•c1 = 10,000 µf，纹波= 11.89 mvpp
图3：涟漪
最专心的读者会注意到，电路的输出电压未达到所需的12 v，而是达到了约11.3v。我们可以确保，即使没有连接负载，输出电压也始终低于12 v（图4）。）。该电压降是由二极管d2引起的。肖特基二极管可以减小该电压降。
图4：二极管d2引起电压降。
电容器可以改善情况
从图5的图表可以看出，在线路上串联增加一个聚酯电容器可以提高系统效率。在这种配置中，效率约为18％。
图5：使用电阻器和电容器的不带变压器的电源
因为电容器上的最大电压大于320 v，所以必须选择一个支持至少650 v的型号，如图6所示。
图6：电容器上的最大电压大于320 v.
通过这种配置，电阻器r1仅耗散0.5 w，但是使用至少2 w的模型总是更好。电容器c2充当电阻器，并且在50 hz的频率下具有容抗。更准确地说，电容器的容抗在正弦频率f下用以下公式表示：
从中可以得出电容器c2的电抗为6772.55ω，但与电阻不同，它不会散发热量。电路的输出电压也是12 v，必须从中减去二极管d1的压降。
警告
当电路关闭时，电容器c2可能会长时间保持充电状态。我们建议将高欧姆电阻与该组件并联，如图7所示。该电阻（470,000ω，470kω）不会影响电路的正常运行。在正常工作条件下，其耗散约为100 mw。电容器的完全放电会在大约1秒钟内发生，但是0.4秒后，其电压值将不再具有危险性。
图7：当电路关闭时，电阻r2与电容器c2并联使之放电。
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v（n3，n2）* i（r1）
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c1 = 100 µf，t = 25毫秒
c1 = 470 µf，t = 130毫秒
c1 = 1,000 µf，t = 290毫秒
c1 = 4,700 µf，t = 1.38 s
c1 = 10,000 µf，t = 3 s
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在固定的负载电阻下，纹波取决于电容器c1。电容器越大，输出信号上出现的纹波越少。使用上述电容器，峰到峰的纹波量（图3）如下：
•c1 = 100 µf，纹波= 1.17 vpp
•c1 = 470 µf，纹波= 261.7 mvpp
•c1 = 1,000 µf，纹波= 121.58 mvpp
•c1 = 4,700 µf，纹波= 25.3 mvpp
•c1 = 10,000 µf，纹波= 11.89 mvpp
图3：涟漪
最专心的读者会注意到，电路的输出电压未达到所需的12 v，而是达到了约11.3v。我们可以确保，即使没有连接负载，输出电压也始终低于12 v（图4）。）。该电压降是由二极管d2引起的。肖特基二极管可以减小该电压降。
图4：二极管d2引起电压降。
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图5：使用电阻器和电容器的不带变压器的电源
因为电容器上的最大电压大于320 v，所以必须选择一个支持至少650 v的型号，如图6所示。
图6：电容器上的最大电压大于320 v.
通过这种配置，电阻器r1仅耗散0.5 w，但是使用至少2 w的模型总是更好。电容器c2充当电阻器，并且在50 hz的频率下具有容抗。更准确地说，电容器的容抗在正弦频率f下用以下公式表示：
从中可以得出电容器c2的电抗为6772.55ω，但与电阻不同，它不会散发热量。电路的输出电压也是12 v，必须从中减去二极管d1的压降。
警告
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图7：当电路关闭时，电阻r2与电容器c2并联使之放电。
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