【導(dǎo)讀】事實(shí)上，如果負(fù)載電流只有幾十毫安，則可以將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，而無(wú)需使用大型、昂貴且笨重的變壓器。不帶變壓器的替代方案也更便宜、更輕并且占地面積更小。無(wú)變壓器電源根據(jù)電路類型分為兩類：電容式和電阻式。現(xiàn)在我們將了解每種類型電路的特性、如何評(píng)估所涉及電子元件的功率以及應(yīng)采取哪些安全預(yù)防措施。
采用無(wú)變壓器電源解決方案為低功率電路提供所需電源通常是有利的。
事實(shí)上，如果負(fù)載電流只有幾十毫安，則可以將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，而無(wú)需使用大型、昂貴且笨重的變壓器。不帶變壓器的替代方案也更便宜、更輕并且占地面積更小。無(wú)變壓器電源根據(jù)電路類型分為兩類：電容式和電阻式。現(xiàn)在我們將了解每種類型電路的特性、如何評(píng)估所涉及電子元件的功率以及應(yīng)采取哪些安全預(yù)防措施。
無(wú)變壓器電容電源
圖 1 顯示了無(wú)變壓器電容電源的原理圖。下面提供了可讓您確定所需組件值的公式。交流電源電壓的火線和中性線分別用L和N表示，而輸出電壓和電流分別用V OUT和I OUT表示。電阻器 R1 和 C1 的電抗均用于減少浪涌電流，浪涌電流可能會(huì)損壞組件。D2 是典型的硅二極管，其任務(wù)是對(duì)交流電壓進(jìn)行整流，而 D1 是齊納二極管，提供穩(wěn)定的參考電壓。
圖 1：電容式無(wú)變壓器電源（圖片Microchip）
只要輸出電流 I OUT 小于或等于輸入電流 I IN，負(fù)載上的電壓就保持恒定，其值可以計(jì)算為：
其中 V Z 是齊納電壓， V RMS 是輸入交流電壓的RMS 值， f 是其頻率。I IN的值 應(yīng)與負(fù)載功率需求相匹配，而其值應(yīng)用于為每個(gè)組件選擇正確的額定功率。輸出電壓 V OUT 的 計(jì)算公式如下：小功率無(wú)變壓器電源設(shè)計(jì)其中 V D是 D 2 上的正向偏置電壓 （對(duì)于常規(guī)硅二極管為 0.6–0.7 V）。對(duì)于 R 1，建議選擇功率至少為理論值 P R1兩倍的元件 給出：
電容器 C 1 的電壓應(yīng)至少為交流電源電壓的兩倍（例如，在美國(guó)為250 V），該電容器即此類電路的名稱。二極管 D 1 的 功率應(yīng)至少是由以下公式給出的理論值的兩倍：小功率無(wú)變壓器電源設(shè)計(jì)這同樣適用于二極管 D 2的功率，其中現(xiàn)在可以使用恒壓值 0.7 V 代替 V Z。對(duì)于 C 2，通常使用電解電容器，其電壓至少是 V Z的兩倍。
與基于變壓器的解決方案相比，電容解決方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于減小了尺寸、重量和成本。與下一段中介紹的電阻型解決方案相比，該電路可以讓您獲得更高的效率水平。缺點(diǎn)是缺乏與交流輸入電壓的絕緣，并且成本比電阻解決方案更高。
無(wú)變壓器電阻電源
同樣，在無(wú)變壓器電阻電源中， 只要 電流 I OUT 小于或等于輸入電流 I IN ，輸出電壓 V OUT就保持恒定。但不同的是，現(xiàn)在僅通過(guò)電阻R 1來(lái)限制浪涌電流。輸出電壓 V OUT 可以使用與電容式電源相同的公式計(jì)算，而輸入電流 I IN 現(xiàn)在可以通過(guò)應(yīng)用以下公式獲得：小功率無(wú)變壓器電源設(shè)計(jì)
與前一種情況一樣，所選組件的功率值必須至少是理論功率值的兩倍，這可以通過(guò)應(yīng)用歐姆定律計(jì)算（對(duì)于電阻器 R 1 為 P = R × I 2 ，對(duì)于電阻器 R 1 為 P = R × I 2 ，對(duì)于電阻器 R 1 為 P = R × I ，對(duì)于電阻器 R 1 為P = R × I 2 ， 對(duì)于二極管 D 1 和 D 2 )。電解電容器 C 2 的尺寸必須與電容情況相同。
與基于變壓器的電路相比，電阻電源的優(yōu)點(diǎn)是尺寸和重量更小，并且代表了的解決方案。然而，即使在這種情況下，交流電源也沒(méi)有絕緣，效率也低于電容方案。
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