Если трудно найти кабель с таким сечением, можно использовать несколько проводников, соединенных параллельно. Их общая площадь поперечного сечения должна быть немного больше расчетной площади.
Схематические решения, как из 220в получить напряжение 12в без трансформатора
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
Автор Андрей Ку Читать 7 минут Опубликовано 19.05.2019
Очень часто пользователи осветительного оборудования и СБТ спрашивают: «Как получить 12 вольт или другое низкое напряжение от 220 вольт без трансформатора?». Этот вопрос часто задают владельцы электронного оборудования и приборов, в которых используется понижающий трансформатор. Это тем более важно, что вес и габариты источника питания зачастую больше, чем вес и габариты питаемого оборудования или стационарного устройства.
- Основные способы понижения
- Балластный конденсатор
- При помощи резистора
- Автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки
- Технические требования к конденсатору
- Бестрансформаторное электропитание: возможные схематические решения
- Микросхема линейного стабилизатора
- Зарядное устройство
- Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту
Основные способы понижения
Например, «токовый» трансформатор 50 Гц с относительно низкой мощностью 200 Вт, изготовленный из железного трансформатора, весит более 1 кг и стоит от $9 до $18. Это не только делает блок питания громоздким, но и значительно увеличивает стоимость устройства.
Трансформаторы имеют классическую схему понижения и последующего преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) по схеме «трансформатор → выпрямитель → стабилизатор».
Существует более сложная схема построения импульсного источника питания «выпрямитель → генератор импульсов → трансформатор → выпрямитель → стабилизатор», которая имеет меньшие габариты.
Преимуществом этих схем является гальваническая развязка. Когда цепь нагрузки замыкается на «ноль», это предотвращает повреждение устройства и снижает риск поражения людей электрическим током.
Однако самые маленькие источники питания 12 В — это бестрансформаторные источники питания 12 В:
- С помощью балластного конденсатора понижение напряжения.
- При помощи балластного резистора гасится избыточное напряжение.
- Нерегулируемым автотрансформатором снимается требуемое напряжение и сглаживается дросселем.
Балластный конденсатор
Очень популярным средством снижения напряжения среди радиолюбителей сегодня является установка ослабляющего конденсатора. Этот универсальный метод используется во всем мире для питания светодиодных ламп и зарядных устройств с низким энергопотреблением. Подключив диодный мост к источнику питания, можно добиться необходимого тока в цепи, не рассеивая много энергии в виде тепла.
Простой конденсаторный источник питания (без трансформатора) с минимальным количеством искровых элементов и выходным напряжением 12 В мощностью 0,18 Вт выглядит следующим образом:
P1 — любое устройство постоянного тока 12 В с рабочим напряжением ≤ 0,15 А. Конденсатор C1 — это балластный конденсатор, перемыкаемый резистором R1. Его назначение — не допустить, чтобы заряд, накапливающийся на пластинах конденсатора C1, вызвал поражение электрическим током. Обладая высоким сопротивлением в сотни килоом, резистор R1 не оказывает никакого влияния на протекание тока через конденсатор во время сеанса работы.
Однако после прерывания электропитания на несколько секунд ток, протекающий через резистор, разряжает катушки конденсатора. Электролитический конденсатор C2, подключенный параллельно нагрузке после диодного моста, сглаживает импульсы выпрямленного тока.
Симбиоз выпрямителя и параметрического стабилизатора с управляющим элементом значительно снижает зависимость выходного напряжения от импеданса нагрузки источника питания. Это изменение достигается путем припаивания 12-вольтового диода Зенера параллельно P1.
При помощи резистора
Этот метод подходит для питания нагрузок с низким энергопотреблением, таких как светодиоды или маломощные светодиоды. Основным недостатком резисторной схемы является низкая эффективность, вызванная высоким потреблением активной мощности для нагрева резистора. В простейшем варианте блока питания на резисторах после диодного выпрямителя установлен делитель напряжения, с нижней ножки которого берется напряжение.
Стабилизация достигается изменением сопротивления одного из плеч делителя: величина резисторов подбирается таким образом, чтобы выходное напряжение снижалось до приемлемых значений.
Технические требования к конденсатору
Для источника питания без трансформатора подходит конденсатор, рассчитанный на амплитудное значение (или выше) переменного напряжения. Если фактическое значение напряжения равно 220 В, то амплитудное значение рассчитывается по формуле 220* = 311 В (номинальное значение 400 В). Конденсаторы предпочтительно должны быть пленочными, наиболее подходящими являются конденсаторы серии K73-17.
Микросхема линейного стабилизатора
Вы можете самостоятельно собрать простой драйвер (стабилизированный источник тока), используя недорогую ($0,3) микросхему линейного регулятора LM317AMDT. Вход преобразователя DC-AC составляет 220 В, 50 Гц.
Стабилизированное напряжение 12 В достигается в ИС при минимальном наборе элементов в обвязке (в самом простом варианте используются только R1 и R2). Выбирая номинальные резисторы, можно регулировать ток в нагрузке, при общем токе светодиода до 0,3 А микросхема прекрасно работает без теплоотвода. Типичная электрическая схема LM317 показана ниже:
Зарядное устройство
Самый дешевый вариант — это, конечно, зарядное устройство для мобильного телефона. Плата зарядного устройства очень мала и подходит для питания 12 В устройства с номинальным напряжением ≤ P. Вам нужно только заменить простой однополупериодный выпрямитель на двухполупериодный (добавляются диод и конденсатор). После модернизации мы получили необходимые 12 вольт с током 0,5 А и полную изоляцию от сети.
В качестве альтернативы, не требующей конструкторского вмешательства, можно подключить выход зарядного устройства к порту USB с помощью адаптера с DC-DC преобразователем напряжения (например, 2 ампера, размер 30 мм x 17 мм x 14 мм, стоимость $1). Все, что вам нужно сделать, это установить требуемое напряжение 12 В с помощью подстроечного резистора и подключить преобразователь к устройству или фиксированному потребляемому току.
Батарейки
Когда я заметил, что у моих родителей есть упаковка свежих круглых батареек, мне сразу же пришла в голову идея собрать схему. Она заключалась в соединении батарей вместе. Обычные батарейки обычно имеют напряжение 1,5 вольта. Поэтому, чтобы получить 12 вольт, нужно было взять ровно 8 батареек. В общем, это выглядит следующим образом:
Подключение кабелей аккумулятора требует определенного порядка: вы должны соединить «+» предыдущего элемента с «-» следующего. Если все подключено правильно, на первой и последней клеммах будет отображаться 12 вольт.
Однако я сомневался, что мощности этой схемы будет достаточно для зарядки аккумулятора шуруповерта, и оставил этот метод в стороне, пока не нашел что-то лучшее.
Блоки питания
Второй способ — компьютерный блок питания. Когда я увидел его, мне сразу пришло в голову, что такое устройство может обеспечить меня напряжением 12 вольт. Все, что вам нужно сделать, это подключить его к соответствующим клеммам на выходном штекере и подключить сам блок питания к сети.
Хорошим эквивалентом для компьютерных блоков питания могут быть блоки устаревших радиоприемников, телевизоров, магнитофонов и др.
12 вольт из 220
По сути, это тот же метод, что и предыдущий, но по цене ручной сборки, а не готового устройства.
Наиболее доступным источником энергии является домашняя электросеть. Все, что нам нужно сделать, это преобразовать обычные 220 вольт в 12 вольт. Для этого нам нужен понижающий трансформатор. Найти его не составляет особого труда. Он может остаться от старого «dvdi», антенного приемника, старого матричного принтера и т.д. Сам процесс подвыборки должен соответствовать схеме, приведенной на следующем рисунке:
Эта схема является одной из самых простых:
- 220 вольт идет на высокую часть обмоток понижающего трансформатора, а из низкой части уже выходят 12 вольт, правда, всё ещё переменного напряжения, которое подаётся на входные клеммы диодов VD1 VD4.
- Далее, из диодного моста ток выходит уже постоянный, но ещё пульсирующий – «полуволнами».
- На последнем этапе, с помощью конденсатора С, происходит «выравнивание» волн, и линия напряжения становится прямой.
Если вы хотите использовать такое устройство постоянно, его следует дополнить таким функциональным элементом, как стабилизатор.
А в этом видео показаны еще несколько примеров того, как получить 12 вольт:
