Zwiększona liczba skarg czytelników dotyczących spalania diod LED związana z moim wcześniej zamieszczonym beztransformatorowym 1 watowy obwód sterownika LED zmusiło mnie do rozwiązania problemu raz na zawsze. Sekcja zasilania omawianego tutaj obwodu pozostaje dokładnie identyczna z poprzednią konfiguracją, z wyjątkiem włączenia funkcji opóźnienia włączania przełącznika, która została specjalnie zaprojektowana przeze mnie i dodana do obwodu w celu rozwiązania problemu spalania diody LED (mam nadzieję).

Tłumienie gwałtownych skoków napięcia w zasilaczach pojemnościowych

Narzekania, które ciągle otrzymywałem, były niewątpliwie spowodowane początkowym przepięciem podczas włączania, które niszczyło 1 watowe diody LED podłączone na wyjściu obwodu.

Powyższy problem jest dość powszechny w przypadku wszystkich zasilaczy pojemnościowych, a problemy te spowodowały wiele złej reputacji w przypadku tego typu zasilaczy.

Dlatego zwykle wielu hobbystów, a nawet inżynierów wybiera kondensatory o niższych wartościach, obawiając się powyższej konsekwencji w przypadku uwzględnienia kondensatorów o większej wartości.

Jednak o ile myślę, beztransformatorowe zasilacze pojemnościowe są znakomitymi tanimi i kompaktowymi obwodami adaptera prądu zmiennego na prąd stały, które wymagają niewielkiego wysiłku.

Jeśli udar przy włączaniu zostanie odpowiednio rozwiązany, obwody te staną się nieskazitelne i mogą być używane bez obawy o uszkodzenie obciążenia wyjściowego, zwłaszcza diody LED.

Jak powstaje Surge

Podczas załączania kondensator zachowuje się jak zwarcie przez kilka mikrosekund, aż do naładowania i dopiero wtedy wprowadza wymaganą reaktancję do podłączonego obwodu tak, aby odpowiednia ilość prądu docierała tylko do obwodu.

Jednak początkowy stan zwarcia trwający kilka mikro-sekund na kondensatorze powoduje ogromny wzrost napięcia w podłączonym, wrażliwym obwodzie i czasami wystarcza do zniszczenia towarzyszącego mu obciążenia.

Powyższą sytuację można skutecznie sprawdzić, jeśli podłączone obciążenie nie reaguje na początkowy wstrząs załączający, lub innymi słowy, możemy wyeliminować początkowy wzrost, utrzymując obciążenie wyłączone, aż do osiągnięcia bezpiecznego okresu.

Korzystanie z funkcji opóźnienia

Można to bardzo łatwo osiągnąć, dodając funkcję opóźnienia do obwodu. I to jest dokładnie to, co zawarłem w tym proponowanym obwodzie wysokowatowego sterownika LED z ochroną przeciwprzepięciową.

Rysunek pokazuje, jak zwykle, kondensator wejściowy, a następnie prostownik mostkowy, aż tutaj wszystko jest dość powszechnym zasilaniem pojemnościowym.

Następny stopień, który obejmuje dwa rezystory 10 K, dwa kondensatory, tranzystor i diodę Zenera, tworzą części ważnego obwodu timera opóźnienia.

“proces konwersji cyfrowo-analogowej ”

Gdy zasilanie jest włączone, dwa rezystory i kondensatory ograniczają przewodzenie tranzystora, dopóki oba kondensatory nie zostaną w pełni naładowane i pozwolą, aby napięcie polaryzacji dotarło do podstawy tranzystora, zapalając podłączoną diodę LED po około 2 sekundach.

Zener jest również odpowiedzialny za wydłużenie opóźnienia o dwie sekundy.

Dioda 1N4007 na jednym z rezystorów 10K i rezystor 100K na jednym z kondensatorów 470uF pomagają kondensatorom swobodnie rozładowywać się po wyłączeniu zasilania, dzięki czemu cykl może powtarzać wymuszanie działania ochrony przeciwprzepięciowej za każdym razem.

W celu zwiększenia mocy wyjściowej można łączyć szeregowo więcej diod LED, jednak ich liczba nie może przekraczać 25 nn.

Schemat obwodu

UPDATE: bardziej zaawansowany projekt jest omawiany w tym beztransformatorowy obwód zasilający sterowany przejściem przez zero

Poniższe filmy pokazują, że diody LED zapalają się po około sekundzie włączenia zasilania.

Skargi czytelników (spalają się rezystory, tranzystor się nagrzewa)

Powyższa koncepcja wygląda świetnie, ale prawdopodobnie nie działa dobrze z proponowanym zasilaczem kondensatorowym wysokiego napięcia.

Układ musi być dużo zbadany, zanim stanie się całkowicie wolny od problemów.

Rezystory w powyższym obwodzie nie są w stanie wytrzymać wysokich wymagań prądowych, to samo dotyczy tranzystora, który również staje się dość gorący w procesie.

Wreszcie możemy powiedzieć, że jeśli powyższa koncepcja nie zostanie dokładnie przestudiowana i dostosowana do pojemnościowego beztransformatorowego zasilacza, obwodu nie można zastosować w praktyce.

Bardzo solidny i bezpieczny pomysł

Chociaż powyższa koncepcja nie zadziałała, nie oznacza to, że zasilacze pojemnościowe wysokiego napięcia są całkowicie beznadziejne.

Jest jeden nowatorski sposób rozwiązania problemów związanych z przepięciami i uczynienia obwodu odpornym na awarie.

Polega to na zastosowaniu wielu diod 1N4007 szeregowo na wyjściu lub równolegle do podłączonych diod LED.

Rzućmy okiem na obwód:

Powyższy obwód nie został jeszcze przetestowany przez wiele miesięcy, więc są to wciąż wczesne dni, ale nie sądzę, aby przepięcie z kondensatora było wystarczająco wysokie, aby wysadzić diody o napięciu 300 V, 1 A.

Jeśli diody pozostaną bezpieczne, diody też pozostaną.

Więcej diod można ustawić szeregowo, aby pomieścić większą liczbę diod LED.

Korzystanie z Power Mosfet

Pierwszej próbie obwodu, która wydawała się sama podatna na przyczyny przepięć, można skutecznie zaradzić, zastępując BJT mocy 1-amperowym mosfetem, jak pokazano na poniższym schemacie.
Mosfet jest urządzeniem sterowanym napięciem, tutaj prąd bramki staje się nieistotny i dlatego rezystor 1M o wysokiej wartości działa idealnie, wysoka wartość zapewnia, że rezystor nie nagrzewa się ani nie pali podczas początkowego włączania zasilania. Ułatwia to również użycie kondensatora o stosunkowo niskiej wartości dla wymaganej funkcji tłumienia przepięć z opóźnieniem załączania.

Krótkie badanie wykazało, że tranzystor wysokiego napięcia na pierwszym schemacie w rzeczywistości nie jest potrzebny, raczej można go zastąpić wysokoprądowym tranzystorem Darlington TIP122, jak pokazano na poniższym schemacie.

Przepięcie wysokiego napięcia z kondensatora staje się nieskuteczne w stosunku do specyfikacji wysokiego prądu tranzystora i diod LED i nie powoduje ich uszkodzenia, w rzeczywistości zmusza wysokie napięcie do spadku do określonych dopuszczalnych bezpiecznych granic diod LED i tranzystora.

TIP122 pozwala również na użycie rezystora bazowego o dużej wartości, dzięki czemu zapewnia, że nie nagrzewa się ani nie zdmuchuje z upływem czasu, pozwala również na włączenie kondensatora o niskiej wartości do podstawy tranzystora w celu wykonania wymagany efekt opóźnionego włączenia.

Korzystanie z Power BJT

Powyższa konstrukcja dodatkowo poprawia pod względem bezpieczeństwa i tłumienia przepięć, gdy jest używana w trybie wspólnego kolektora, jak podano poniżej: