무손실 230V AC-5V DC 컨버터


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230V AC를 5V DC로 변환하는 IC가 있습니까? 가능한 무손실. 마이크로 컨트롤러를 일반 전기 소켓에 연결하려고하는데 충분한 공간이 없습니다. 감사.


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얼마나 많은 전류? 얼마나 많은 공간? 그리고 전혀 손실이 없습니다. 90 % 효율로 살 수 있습니까? 격리가 필요하십니까?
Dave Tweed

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표준 벽면 어댑터를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?
helloworld922

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USB 충전기를 사용하고 USB 케이블을 잘라 5V 및 Gnd 와이어를 표시 할 수 있습니다. (새 전화를 사면 여분의 230VAC-5V DC 변환기를 얻게됩니다.)
Oskar Skog

답변:


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전자 장치에는 "무손실"같은 것이 없으며 원하는 것을 수행하도록 설계된 단일 IC가 없습니다. 그러나 여기 몇 가지 다른 공급 아이디어가 있습니다. 전류 소비 또는 효율을 지정하지 않았으므로 다음 세 가지 접근 방식을 살펴 보겠습니다.

비 절연 제너 공급

5 % 이하의 효율

마이크로 컨트롤러 기반 플러그인 타이머는 일반적으로 다음과 같이 비 절연 전원 공급 장치를 사용합니다.

비 절연 DC 공급 회로도

R1은 본질적으로 제너 다이오드와 AC 주전원의 차이를 떨어 뜨리므로 경부 하 이외의 다른 제품에는 효율적이지 않습니다. 또한 저항이 제너에 충분한 전류를 제공하여 전류를 너무 많이 공급하지 않으면서도 눈사태를 반전시킬 수 있도록 크기를 조정해야하므로 부하를 크게 변경할 수 없습니다. 부하가 너무 많은 전류를 끌어 오기 시작하면 전압이 떨어집니다. 부하가 충분한 전류를 끌어 오지 못하면 제너 다이오드가 손상 될 수 있습니다.

찬성

  • 매우 작은
  • 매우 싸다
  • 초경량 부하에 우수 (MCU + 스위치 장치)

단점

  • 격리 없음
  • 부하 전류는 유연하지 않습니다. 작은 창 안에 고정해야합니다

주 주파수 조절 변압기 공급

20-75 % 효율

다음과 같이 항상 변압기 (60 : 1 정도), 브리지 정류기 및 선형 레귤레이터를 사용할 수 있습니다. 규제 DC 공급 회로도

이것은 설계에 부피가 크고 비용이 많이 드는 변압기를 도입하지만 이전 설계보다 효율적이며 부하가 약간 다를 수 있습니다.

찬성

  • 가장 쉬운 구현
  • 예를 들어 클록 라디오와 같은 중간 전류 부하 용으로 설계되었습니다.
  • 완전 격리
  • 비교적 저렴한

단점

  • 부피가 큰
  • 상당히 비효율적 인

완전 분리형 스위치 모드 AC / DC 컨버터

75-95 % 효율

가장 효율적인 (가장 복잡한) AC / DC 스위칭 컨버터입니다. 이는 먼저 AC를 DC로 변환 한 다음 매우 높은 주파수에서 DC를 전환하여 변압기의 특성을 최적으로 사용하고 2 차 필터 네트워크의 크기 (및 손실)를 최소화하는 원리에 따라 작동합니다. Power Integrations는 모든 제어 / 피드백 / 구동을 수행하는 IC를 만듭니다. 변압기와 광 절연기를 추가하기 만하면됩니다. 디자인 예는 다음과 같습니다. 전원 통합 LinkSwitch 변환기 회로도 예

보다시피, AC 주 전압은 즉시 정류되고 필터링되어 고전압 DC를 생성합니다. Power Integrations 장치는이 전압을 변압기의 1 차측에서 빠르게 전환합니다. 2 차에서 고주파 AC가 보이며 정류 및 필터링됩니다. 현재 사용을 고려하더라도 구성 요소 값이 매우 작다는 것을 알 수 있습니다. 고주파 AC는 라인 주파수 AC보다 필터링하기 위해 훨씬 작은 부품이 필요하기 때문입니다. 이러한 장치의 대부분에는 매우 효과적인 특수 초 저전력 모드가 있습니다.

이러한 컨버터는 일반적으로 많은 양의 효율을 제공하며 고전력 부하를 공급할 수도 있습니다. 소형 휴대 전화 충전기부터 노트북 및 데스크탑 컴퓨터 전원 공급 장치에 이르기까지 모든 종류의 소모품이 있습니다.

찬성

  • 매우 효율적인
  • 완전 격리
  • 고출력 전류 : 50 + A의 저전압 DC를 상당히 쉽게 공급할 수 있습니다.
  • 작은 크기

단점

  • 대규모 BOM (Bill of Materials)
  • 디자인하기 어려움
  • 신중한 PCB 레이아웃 필요
  • 일반적으로 맞춤형 변압기 설계가 필요합니다
  • 비싼

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그림 4의 7805는 레귤레이터의 매우 높은 드롭 아웃 전압으로 인해 효율을 70 % 미만으로 즉시 감소시킵니다. 현대 LDO는 이러한 손실을 크게 줄입니다.
Russell McMahon

1
러셀은 옳지 만 LDO는 부분적으로 만 고칠 것입니다. 주 전압 변동을 커버하기 위해 헤드 룸을 제공해야하며 다이오드는 30 % 효율 손실을 의미합니다. 변압기 손실을 추가하고 LDO를 사용해도 50 % 효율을 얻지 못합니다.
stevenvh

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설계 # 3에서 변압기의 NC 권선이 무엇인지 설명 할 수 있습니까?
Dmitry Grigoryev

1
EMC는 어떻습니까? 역률은 어떻습니까? 라인 전류 고조파는 어떻습니까?
자폐증

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제너 공급을위한 '비 절연'은 안전이 진행되는 한 '저전압'측이 주 전압과 동일하게 취급되어야한다는 것을 초보자의 이익을 위해 강조해야한다고 생각합니다. 또한 최종 사용자 관점에서 일반적으로 사용되는 전압 및 정격 전력을위한 스위치 모드 전원 공급 장치는 '비싸지'않지만 일반적으로 가장 저렴한 옵션입니다. USB 출력 전화를 구입할 수있는 것보다 5V, 1A 전원 공급 장치를 저렴하게 만드는 것은 어렵습니다. 모든 부품을 청소할 수 없다면 충전기를 사용하십시오.
nekomatic

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나는 그것이 오래된 질문이라는 것을 알고 있지만 SR086 을보고 싶을 수도 있습니다 . 여기에 이미지 설명을 입력하십시오
Vout에서는 5V를 얻기 위해 일반 dc reg (예 : 7805)를 사용해야합니다.

참고 : 이것은 격리되어 있지 않으므로 상황에 따라 위험 할 수 있습니다.


절연이 필요하지 않은 경우 흥미로운 IC.
Rev1.0

쿨, 그것은 "내가 생각하지 않은 이유"아이디어 중 하나입니다 ...
O'Rooney

손실이 거의없는 표준 선형 레귤레이터처럼 보입니다.
user253751

1
@immibis 선형 레귤레이터가 아닙니다. SR086은 주 전압이 적절하게 낮을 때만 트랜지스터를 활성화하여 주 전압이 사인파라는 사실을 이용합니다. 즉, 트랜지스터는 포화 또는 차단 상태에서만 작동해야하며 손실이 적습니다. 데이터 시트는 55 %를 언급하는데, 이는 무손실은 아니지만 저전력 애플리케이션에도 나쁘지 않습니다. 물론이 모든 것은 끔찍한 역률을 희생시킵니다.
marcelm

이 회로의 가격 추정?
Zapnologica

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오래되었지만 실제 질문. AC / DC 전력 변환기에 대한 수십 가지 접근법을 평가 한 후 다음과 같이 결론을 내 렸습니다.

요구 사항 :

  1. 가능한 작은 크기.
  2. 가능한 적은 부품 (발자국, 크기, 가격).
  3. 더 적은 열 방출 (즉, 효율).
  4. 낮은 전류, 매우 낮은 전압, 낮은 출력 전력.

요구 사항을 제공합니다.

  • 격리 : 내 응용 프로그램에서는 상자로 잘 격리되어 있으며 사람의 보호가 필요하지 않습니다.

(지금까지 LDO 레귤레이터 LR8 기반 PSU를 사용하고 있습니다. 최대 30mA의 전류를위한 최상의 솔루션입니다. 추가 가격 및 설치 공간을 위해 100mA를 얻기 위해 병렬로 연결할 수 있습니다.) 업데이트 : LR8 기반 PSU는 관련이 없으며 실용적입니다. 전류는 3mA입니다. LNK305 IC를 사용하여 매우 작고 간단하며 안정적인 PSU를 구현했습니다. LNK305의 1W PSU R1 = 2k 일 때 출력 전압은 약 3.3V입니다. C2는 수백 uF를 사용하는 것이 좋습니다. 모든 입력 회로 (D3, D4, L2, C4) I는 다이오드 브리지로 교체되었습니다. 작은 크기와 비용으로 C5 = 2.2uF이면 충분합니다.

이 회로는 지금까지 충분히 훌륭하다 (인터넷에서 가져옴) : 적은 구성 요소 + 격리 보너스. 여기에 이미지 설명을 입력하십시오

이것은 ST에 의한 두 번째로 비 절연 매우 간단한 회로입니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

코일 또는 변압기 위의 두 회로에서 꽤 크고 비싸다.

삭제 된 변형 :

  • 복잡성, 변압기, 절연, 총 PSU 가격 등으로 인해이 스레드에서 위의 모든 것
  • 복잡성과 변압기로 인한 Viper17 및 Altair04
  • 수명이 다한 HV-2405E 기반.

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비 절연 제너 서플라이가 제공되는 동안 비 절연 용량 성 리액턴스 회로 전압 분배기에 대한 언급은 없습니다.

장치가 좁은 전류 요구 사항 내에서 작동하는 경우 이는 상당히 효율적일 수 있습니다. 디자인의 주된 문제는 (주로 절연을 제공하지 않는 것 외에) 전해 캡 (편광 된)을 사용할 수 없으므로 AC RMS 전압으로 정격 된 uF 범위 필름 캡을 소싱해야한다는 것입니다 (240V 회로가 필요함) 350V 이상의 정격 캡), 특히 컴팩트하지는 않습니다. 커패시턴스 값은 AC 주전원 주파수 (미국의 경우 60Hz, 전세계 대부분의 경우 50Hz)와 실제 주전원 전압 (비 전환 설계의 경우)에 따라 달라집니다.

이러한 모든 디자인에는 MOV (금속 산화물 배리스터) 인 IMO를 추가하여 라인 과도 상태로부터 보호해야합니다. SR086 회로도에 하나가 있습니다 (기분 적으로 귀속을 표시하지 않음). 즉 중성 라인 (위한 US 120V 메인) 또는 라인 - 투 - 라인 (240V 전원에 대한)를 해소해야하며, 퓨즈합니다 (SR086의 개략도에 도시 된 바와 같이) 부하 사이 도청, 이상적 전에 (모든 스위치 충분히 높은 스파이크가 스위치를 브리지 할 수 있기 때문에). 이렇게하면 회로를 보호하는 데 도움이됩니다. MOV는 많은 작은 스파이크와 서지를 문제없이 처리해야하며 회로의 모든 것을 튀길 수있는 큰 스파이크의 수명을 제공해야합니다. 작업을 수행하는 동안 MOV가 단락됩니다.

용량 성 리액턴스 전압 분배기의 기성품이 없지만 Wikipedia 기사에서 전압 분배기에 대한 것을 찾을 수 있습니다.

용량 전원 공급 장치에 대한 위키 백과 문서 . 기본 전제는 AC를 다루기 때문에 용량 성 리액턴스는 저항을 모방하지만 실제로 에너지를 "번 오프"하지 않는 이점이 있습니다. 캡에 저장되어 음극 AC 사이클의 라인으로 돌아갑니다.


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의 상단에 구축 7805적은 손실 부품을 사용하여 아이디어.

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

이 회로는 모든 1N4001정류기를 1N5819쇼트 키 정류기 로 교체 했으며 낮은 드롭 아웃 선형 레귤레이터를 사용했습니다 AMS1117-5.0.

LDO는 78055V 출력을 원할 경우 헤드 룸보다 작은 공간에서 사용할 수 있습니다. 5.6V 필터링 된 필터와 0.2V의 두 쇼트 키 드롭을 각각 공급할 수 있으며 입력 AC 피크 전압은 6V입니다.

AMS1117Rds(on)


나는 항상 LV에서 schottkies를 사용하고 descrete LDO를 사용합니다.
자폐증

@Autistic Discrete LDO? RRIO 연산 증폭기 + 기준 + PMOS에서와 같이?
Maxthon Chan

Maxthon Chan, 오늘은 전류 미러와 함께 긴 꼬리 쌍을 사용하여 MOSFET을 구동합니다. 출력을 차단하는 다이오드를 통한 전압 감지로 인해 단락 및 역 극성 보호 기능이 제공되었습니다.
자폐증

@ 자폐증 그 디자인은 부품 수를 미치므로 일반적으로 LDO 칩만 사용합니다. 고전류가 필요한 경우 (예 : 내 정밀 전원 공급 장치 설계) 위에서 언급 한 RRIO op amp + reference + PMOS를 사용합니다.
Maxthon Chan

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실제로 "IC"는 아니지만 PCB 마운트 패키지입니다.

XP 전원 ECE05US05

http://au.element14.com/xp-power/ece05us05/psu-encapsulated-5w-singe-output/dp/2099447?in_merch=New%20 제품

또는 5W가 필요하지 않은 경우 1W입니다

권장 RAC01-05SC

http://au.element14.com/recom-power/rac01-05sc/ac-dc-converter-1w-5v-reg/dp/1903055


element14에 비싼 것 같다 : 그 같은 리콤 모듈 DigiKey에 30 % 적은 비용
stevenvh

외부 부품이 필요하지 않은 것이 매우 좋습니다 (또는 스위치 모드 DC-DC 컨버터 IC에 대한 일반적인 지원과 비교할 때 최소한 매우 적음). 그러나 가격이 비싸다 ($ 20- $ 40). $ 3 범위에서 사용할 수있는 것이 있습니까? (정류기 후 이동도 단지 DC-DC)
브렌트 파우스트

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