Question:
Alimentation sans transformateur
Danaro
2018-03-01 17:41:01 UTC
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Je cherche à construire un circuit d'alimentation qui convertira 230VAC en 5VDC afin d'alimenter un Atmega328P.Je veux aussi que ce soit aussi petit que possible.

Je sais qu'un transformateur est une option, mais comme je veux le réduire, je craignais d'utiliser une diode Zener 5.1V.

Voici un schéma que j'ai trouvé: 5V trasformerless power supply

B Mais combien de chaleur le condensateur / diode produira-t-il?Est-il plus efficace d'utiliser un transformateur à la place?

L'électronique de puissance n'est pas vraiment mon domaine, mais l'isolation galvanique (c'est-à-dire un transformateur) est généralement une très bonne idée du point de vue de la sécurité.
La quantité de chaleur dépend de la charge.Oui, un transformateur sera beaucoup plus efficace et fournira une isolation de sécurité, cruciale si vous souhaitez connecter votre Atmega à quoi que ce soit.
Cette chose (et tout ce qu'elle alimente) doit être enfermée dans une boîte isolée sans connexion accessible par l'utilisateur à l'extérieur (sauf bien sûr le cordon d'alimentation.) Tous les points de ce circuit doivent être supposés être à la tension du secteur.Toucher n'importe quelle partie pourrait vous tuer.
Vous pouvez opter pour un SMPS AC 110 ~ 220V DC 5V 2W moins de 3 $ sur ebay.Plus sûrs parce qu'ils sont isolés
Les deux broches marquées «sortie» auront 5V entre elles.L'un ou l'autre aura la pleine tension de ligne dessus.
Notez également que le schéma dit 110VAC, mais vous prévoyez de l'utiliser sur 230VAC.Des modifications devront sans aucun doute être apportées pour tenir compte de la tension secteur différente ainsi que de la fréquence secteur.
Je sens des appareils électroniques brûlés, des cadavres et des mères qui pleurent.
@winny Ne soyez pas si dur, il y a beaucoup d'électronique de fabrication chinoise qui est alimentée de cette manière et légalement fournie aux pays avec des règles de sécurité strictes.Tout ce que vous devez vous assurer est l'isolation galvanique des pièces palpables par l'utilisateur du secteur.Le relais fait le travail, comme dans les capteurs PIR.Des poussoirs en plastique pour les boutons sont également utilisés pour assurer l'isolation.Evidemment, aucune plaque capacitive tactile avec des contacts exposés.
@zmechanic Bien sûr, mais OP ne montre pas une telle compréhension, en particulier lors de son exécution à deux fois la tension de conception.
Ne construisez pas ce circuit.Cela pourrait vous tuer.Vous voudrez peut-être le simuler avec LTspice ou similaire, mais comme le dit Olin, achetez quelque chose.Apprenez à utiliser les circuits basse tension à faible puissance.J'ai construit des circuits comme celui-ci, mais uniquement là où il n'y a aucune possibilité qu'un utilisateur final entre en contact avec la sortie.
N'essayez pas cela si vous tenez à votre sécurité!
Les réponses à cette question devraient vous fournir ce que vous devez savoir: https://electronics.stackexchange.com/questions/5572/how-efficient-is-a-capacitive-power-supply?rq=1
Si vous êtes préoccupé par la taille, utilisez un transformateur plan.
@Eric Un transformateur plan est généralement plus gros qu'un transformateur filaire équivalent.
Mis à part les problèmes de sécurité, si vous êtes lié et déterminé à avoir une implémentation sans transformateur, vous devriez utiliser un hacheur.
Sept réponses:
Olin Lathrop
2018-03-01 18:16:16 UTC
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Si vous posez ici des questions sur les bases d'une alimentation connectée en ligne pour exécuter un projet de loisir, alors vous ne devriez pas essayer du tout de faire cela.Ce n'est PAS là que vous voulez apprendre en expérimentant.Le coût des erreurs est trop élevé.Les résultats peuvent incendier votre maison ou vous électrocuter, vous ou quelqu'un d'autre.

Si vous avez besoin d'un peu de courant à 5 V pour faire fonctionner un microcontrôleur, achetez simplement le bloc d'alimentation ou utilisez un adaptateur secteur USB.Ces choses sont bon marché, petites et facilement disponibles.Quelqu'un d'autre qui sait réellement ce qu'il fait a fait l'ingénierie pour fournir le 5 V en toute sécurité.

Le Meanwell IRM-01-5 n'est qu'un exemple parmi tant d'autres.Celui-ci se monte sur votre PCB comme n'importe quelle autre pièce, n'a qu'une empreinte de 1,3 x 0,9 pouces (34 x 22 mm), met 200 mA à 5 V, fonctionne avec une alimentation secteur partout dans le monde et coûte moins de 5 USDsimple.Faire cela vous-même n'a tout simplement pas de sens.

Oui, cette partie de l'ingénierie consiste à savoir quand concevoir et quand acheter.
Je suis d'accord que ce n'est pas un sens ... sauf pour l'apprentissage.Mais oui, la solution de Oiln n'utilise qu'un seul composant et c'est facile.
Je suis d'accord, c'est pas cher et ne consomme que 75mW en veille!Beau produit.
@Fred: Ce n'est pas un projet où il est acceptable d'apprendre sur le tas.C'est parce qu'une erreur peut signifier que la maison brûle ou que quelqu'un se fait tuer.
@Fredled Je dirais que c'est correct de construire un tel circuit pour l'éducation *** mais *** vous devez comprendre comment cela fonctionne et vous devez vraiment avoir des précautions de sécurité appropriées en place au cas où vous vous tromperiez.(Et cette personne ne semble certainement pas comprendre comment fonctionne le circuit).
Neil_UK
2018-03-01 17:53:24 UTC
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Il y a beaucoup de problèmes avec ce circuit, dont le plus important est qu'il est n pas isolé du secteur. Un transformateur vous fournira une isolation. Si vous montez l'Atmega dans une boîte en plastique, il peut être sûr à utiliser, mais vous ne pourrez pas travailler dessus en toute sécurité, à moins d'utiliser un équipement isolé et d'être un ingénieur prudent. Vous ne pourriez pas non plus l'interfacer avec quoi que ce soit en toute sécurité ou facilement, du moins pas sans utiliser d'optocoupleurs ou quelque chose de similaire.

De nos jours, il est de loin préférable d'acheter une petite alimentation 5v plug-top, isolée, prête à l'emploi, à fort courant de sortie (1A / 2A), perte de temps pour faire autre chose.

Mais si vous voulez une critique de ce circuit ...

C1 doit être un condensateur de type X2. Le secteur aura de gros transitoires, souvent à 1500V. Un condensateur X2 est conçu pour les gérer en toute sécurité.

R1 est beaucoup trop gros et deviendra plus chaud que nécessaire. Sa seule fonction est de réduire le courant d'appel lors de la première mise en marche, au-dessous de la tenue du pont D1. S'il s'agit d'appareils de classe 1N4004, capables de supporter une surtension de 30 A, alors R1 pourrait être aussi petit que 10 ohms, bien que 100 ohms puissent être plus doux. Vérifiez le taux de surtension à cycle unique du pont que vous utilisez et ajustez R1 en conséquence.

R1 doit être de type haute tension, la plupart des résistances de «qualité ordinaire» sont de 200 V max. Vous pouvez également utiliser plusieurs valeurs égales en série pour augmenter la tension nominale.

L'efficacité, en puissance de sortie par puissance d'entrée mesurée, n'est pas trop mauvaise, car la plupart de la tension d'entrée est chutée à travers le C1 non dissipant, tant que R1 n'est pas excessif, comme c'est le cas ici.

Pour y mettre des chiffres réels, C1 = 220nF à 50Hz (je suppose, car c'est 230v) aura une impédance d'environ 14,5k.Avec R1, leur impédance totale sera d'environ 17,5 k (ils sont en quadrature rappelez-vous), ce qui donne un courant efficace à 230 V d'environ 13 mA.Cela dissipera 1,7 W dans R1 et fournira un courant continu de sortie moyen d'environ 11 mA.Cela ne semble pas très utile pour alimenter votre Atmega, si vous souhaitez allumer des LED.Sans charge sur la sortie, cela dissipera environ 56 mW en D2.

Il pourrait être travaillé en toute sécurité avec un transformateur d'isolement, dans une zone sans terre.J'ai utilisé cette technique pour l'un de nos techniciens travaillant sur des PS non isolés lorsque je travaillais pour Rank-Xerox (Royaume-Uni).
230V redressé donne environ 350V, ce qui est un autre danger.350V DC est beaucoup plus dangereux que 230V AC.Par conséquent, un autre gros problème est que D2 et C2 devront être évalués à 350 V et il en va de même avec la dissipation qui doit être calculée à partir de cette tension.
@Fredled * 230V redressé donne environ 350V * Vrai, mais sans importance, car la plupart de cette tension d'entrée est chutée entre C1 et R1, qui agissent comme une source de courant dans le pont de diodes.Le pont de diodes, D2 et C2 ne doit être évalué que pour la basse tension.Si D2 échoue en circuit ouvert, * alors * le pont et C2 verront une tension plus élevée.J'ai utilisé ce circuit dans le passé et j'ai utilisé deux diodes parallèles pour D2 précisément pour cette raison.
Je suis d'accord que C1 et R1 ont une résistance combinée suffisamment élevée.Pourtant, en l'absence de charge, il y aura 350V à la cathode du zener.Je pensais qu'un simple indicateur LED le laisserait tomber de manière significative.
@Fredled Simulez la chose misérable et voyez par vous-même, arrêtez de perdre mon temps, D2 limite la tension à travers C2 à quelques volts.Les deux extrémités seront de 350 V par rapport à la terre, ce qui explique pourquoi le circuit est dangereux.
OK, je te crois et je comprends maintenant ce que tu veux dire.La première fois, ce n'était pas clair pour moi.
"Le secteur aura de gros transitoires, souvent à 1500V" Pourriez-vous s'il vous plaît dire quelque chose de plus, comment il peut générer 1,5kV?
Foudre @DannyS, extinction des charges inductives, [voir ceci] (https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/safety-capacitor-class-x-and-class-y-capacitors/)
Mr Buisson
2018-03-02 16:41:57 UTC
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Mon grain de sel en tant qu'ingénieur concepteur d'alimentation électrique.

Le problème ne concerne pas la dissipation ou les pertes de puissance, mais la sécurité. Ce système ne brûlera probablement pas (vous limitez la puissance par le condensateur, plus petit = moins de puissance), mais il est GUARANTEED d'électrocuter toute personne touchant notre Atmega ou l'une de ses sorties.

Si vous voulez vraiment le faire, vous devez vous assurer que

  1. Votre système sera entièrement encapsulé dans une boîte de projet non conductrice
  2. la boîte de projet ci-dessus n'a rien de mécanique: un module wifi convient
  3. vous ne communiquez jamais par fil avec votre manette lorsqu'elle est branchée (les gens ont tendance à oublier cette partie).

Fondamentalement, tout ce qui est métallique ou conducteur (câble, résistance ou même un autre condensateur) sera un risque pour la sécurité. Risque dans le sens où toucher = Life menace de blessure.

Si vous n'êtes pas formé à la sécurité, je ne peux que recommander un adaptateur USB (comme déjà proposé). L'utilisation d'un transformateur n'est possible que s'il est qualifié de transformateur renforcé ou à double isolation (parfois mal nommé isolé galvaniquement).

bobflux
2018-03-02 01:15:28 UTC
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Les autres réponses sont plutôt bonnes, mais on peut encore ajouter quelques clous au cercueil du compte-gouttes capacitif ...

  • Le programmeur de microcontrôleur USB n'aimera pas du tout être connecté à la tension secteur, vous avez donc besoin d'un transformateur d'isolement ou d'un isolateur USB pour le développement ... ennuyeux ...

  • Il consomme de l'énergie même lorsque le micro est en veille.Comme 1-2W pour ne rien faire, et c'est une alimentation régulée par shunt, il doit donc être dimensionné pour le courant maximum, incl.relais, LED, etc. Non respectueux de l'environnement.

  • Si vous voulez qu'il soit petit pour le mettre dans une prise murale ou un interrupteur, brûler de l'énergie dans de petits endroits a tendance à faire chaud

Ronald Youvan
2018-04-02 02:38:13 UTC
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Sans tenir compte des problèmes de sécurité, R1 devrait être de 500 ohms à 1/2 watt. (Cela pourrait être deux 1000 ohms à 1/4 watt en parallèle.) Ce circuit est très courant dans les remplacements de LED pour les lampes à incandescence. J'utilise des "redresseurs à diodes en pont MB6S" = des redresseurs en pont de 600 volts 0,50 ampère dans ce circuit.(Ils sont plus petits que 4 X 1N4004.) (Courant de sortie moyen rectifié: 0,5 A, tension inverse répétitive de crête: 600 V, tension inverse RMS maximale: 420 V; température de fonctionnement maximale: +150 degrés C, courant inverse de crête: 10 uA; chute de tension avant: 1 V.

N'oubliez pas que tout (fils) connecté à votre micro-processeur peut avoir 120 volts dessus.

schadjo
2018-03-02 00:36:42 UTC
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Si vous voulez vraiment construire votre propre alimentation électrique, pensez à utiliser un transformateur de sonnette commun, disponible dans la plupart des quincailleries aux États-Unis.Il abaissera la tension murale à 10-16 Vca, isolera le côté secondaire du mur et vous épargnera la chaleur et les dépenses liées aux résistances et aux zeners de haute puissance.

L'OP demande l'utilisation d'un condensateur pour faire chuter la tension par rapport à l'utilisation d'un transformateur parce qu'ils veulent faire une petite alimentation.[Petits transformateurs] (http://www.farnell.com/datasheets/65263.pdf) sont disponibles - une sonnette serait un peu plus grande en comparaison et nécessiterait une baisse de tension importante.
user4574
2018-04-04 07:52:25 UTC
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Dans votre conception actuelle, l'impédance de votre condensateur à 60Hz est ...

Zc = 1 / (2 * pi * 60Hz * j * 0.22uF) = -12057 * j Ohms.

L'autre câble d'alimentation a une résistance de 10K. L'amplitude totale de l'impédance combinée entre le condensateur et la résistance est ...

| Z | = sqrt ((- 12057j) ^ 2 + 10000 ^ 2) = 15,6k ohms

Si nous ignorons la chute de 1,7 V dans le redresseur et la chute de 5,1 V sur la charge, alors le calcul du courant d'entrée devient beaucoup plus simple et la réponse sera toujours à quelques pour cent de la réponse réelle.

À 120Vrms, le courant RMS dans le condensateur / la résistance sera d'environ ...

230V / 15,6K ohms = 14,7mA RMS

Le courant moyen est de ...

7,7 mA * sqrt (2) * 2 / pi = 13,3 mA

Ce courant moyen est également le courant de charge maximum autorisé pour maintenir la régulation. Si votre appareil consomme plus de 13,3 mA, votre 5 V tombera en panne.

Le condensateur ne dissipera pas de puissance significative lorsqu'il se charge et se décharge. La puissance sera dissipée dans la résistance et le zener.

La dissipation de puissance dans la résistance 10K est d'environ ... Wres = (14,7 mA) ^ 2 * 10 K = 2,16 W

Sans aucune charge, la dissipation de puissance dans le Zener est d'environ ...

Wzen = 13,3 mA * 5,1 V = 68 mW.

Notez que s'il y avait une charge, le courant de charge serait soustrait du courant dans le zener et la dissipation de puissance dans le zener serait moindre.

Vous avez 10K sur l'un des câbles d'alimentation et un condensateur avec une impédance de 12K sur l'autre câble d'alimentation. Si l'utilisateur touchait l'un des fils, jusqu'à 23 mA RMS pourraient entrer dans l'utilisateur.

Si quelqu'un touche un fil et que 23 mA RMS y circule, ce serait douloureux et il se peut qu'il soit incapable de lâcher le fil.

Un transformateur d'isolement est vraiment la voie à suivre. La taille d'un transformateur diminue beaucoup à mesure que la fréquence de la tension d'entrée augmente. Si vous voulez que le transformateur soit petit, coupez d'abord le 60Hz en quelques centaines de Hz.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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