Apakah ada IC yang mengubah 230V AC ke 5V DC? Se-lossless mungkin. Saya ingin menghubungkan mikrokontroler saya ke soket listrik biasa dan saya tidak punya cukup ruang. Terima kasih.
Berapa banyak saat ini? Berapa banyak ruang? Dan tidak, tidak ada yang sepenuhnya rugi; dapatkah Anda hidup dengan, katakanlah, efisiensi 90%? Apakah Anda perlu isolasi?
Dave Tweed
6
Mengapa tidak menggunakan adaptor dinding standar?
helloworld922
1
Anda dapat menggunakan pengisi daya USB dan memotong kabel USB untuk membuka kabel 5V dan Gnd. (Ketika Anda membeli telepon baru, Anda akan mendapatkan 230VAC ke 5V DC converter.)
Oskar Skog
Jawaban:
88
Tidak ada yang namanya "lossless" dalam elektronik, dan tidak ada IC tunggal yang dirancang untuk melakukan apa yang Anda inginkan. Tetapi di sini ada beberapa ide persediaan yang berbeda. Karena Anda tidak menentukan konsumsi atau efisiensi saat ini, mari kita lihat tiga pendekatan berbeda:
Pasokan Zener yang tidak terisolasi
Efisiensi 5% atau kurang
Penghitung waktu plug-in yang berbasis mikrokontroler biasanya menggunakan catu daya non-isolasi, seperti ini:
R1 pada dasarnya menjatuhkan perbedaan antara dioda Zener dan potensial listrik AC, jadi itu tidak akan efisien untuk apa pun kecuali beban ringan. Juga, beban Anda tidak dapat berubah secara dramatis, karena resistor harus berukuran untuk memberikan arus yang cukup ke zener untuk membuatnya membalikkan longsoran salju, tanpa memberikan terlalu banyak arus. Jika beban Anda mulai menarik terlalu banyak arus, tegangannya akan turun. Jika beban Anda tidak cukup menarik arus, dioda zener bisa rusak.
Pro
Sangat kecil
Sangat murah
Sangat baik untuk beban yang sangat ringan (perangkat MCU + sakelar)
Cons
Tidak ada isolasi
Arus beban tidak fleksibel; harus diperbaiki dalam jendela kecil
Pasokan transformator yang diatur dengan frekuensi listrik
Efisiensi 20-75%
Anda selalu dapat menggunakan transformator (60: 1 atau lebih), penyearah jembatan, dan regulator linier, seperti ini:
Ini memperkenalkan transformator yang besar dan mahal ke dalam desain, tetapi lebih efisien daripada desain sebelumnya, dan beban Anda dapat sedikit berbeda.
Pro
Paling mudah diimplementasikan
Didesain untuk beban sedang saat ini - misalnya radio jam.
Isolasi penuh
Relatif tidak mahal
Cons
Tebal
Cukup tidak efisien
Konverter AC / DC mode-terisolasi sepenuhnya
Efisiensi 75-95%
Paling efisien (dan paling kompleks) adalah konverter switching AC / DC. Ini bekerja pada prinsip pertama mengubah AC ke DC, kemudian beralih DC pada frekuensi yang sangat tinggi untuk memanfaatkan karakteristik transformator secara optimal, serta meminimalkan ukuran (dan kerugian) dari jaringan filter pada sekunder. Integrasi Daya membuat IC yang melakukan semua kontrol / umpan balik / mengemudi - yang Anda butuhkan hanyalah menambahkan transformator dan optoisolator. Berikut ini contoh desainnya:
Seperti yang Anda lihat, tegangan listrik AC segera diperbaiki dan disaring untuk menghasilkan DC tegangan tinggi. Perangkat Power Integrations mengalihkan tegangan ini dengan cepat melintasi sisi utama transformator. AC frekuensi tinggi terlihat pada sekunder, dan diperbaiki dan disaring. Anda akan melihat bahwa nilai-nilai komponen cukup kecil, bahkan mempertimbangkan penggunaan saat ini. Ini karena AC frekuensi tinggi membutuhkan komponen yang jauh lebih kecil untuk difilter daripada AC frekuensi saluran. Sebagian besar perangkat ini memiliki mode daya ultra-rendah khusus yang bekerja dengan cukup baik.
Konverter ini, secara umum, memberikan efisiensi yang sangat besar dan juga dapat menghasilkan beban daya tinggi. Ini adalah jenis persediaan yang Anda lihat dalam segala hal, mulai dari pengisi daya ponsel kecil hingga laptop dan catu daya komputer desktop.
Pro
Sangat Efisien
Isolasi penuh
Arus keluaran tinggi: dapat sumber 50+ amp DC tegangan rendah dengan cukup mudah.
The 7805 pada gambar 4 segera mengurangi efisiensi hingga di bawah 70% karena voltase regulator yang sangat tinggi. LDO modern akan sangat mengurangi kerugian itu.
Russell McMahon
1
Russell benar, tetapi LDO hanya akan memperbaikinya sebagian. Anda masih harus memberikan beberapa ruang kepala untuk menutupi variasi tegangan listrik, dioda juga berarti kehilangan efisiensi 30%. Tambahkan kerugian transformator dan bahkan dengan LDO Anda tidak akan mendapatkan efisiensi 50%.
stevenvh
2
Bisakah Anda menjelaskan untuk apa belitan NC transformator dalam desain # 3?
Dmitry Grigoryev
1
Bagaimana dengan EMC? Bagaimana dengan faktor daya? Bagaimana dengan harmonik arus garis?
Autis
2
Saya pikir itu perlu ditekankan untuk kepentingan pemula bahwa 'non-isolasi' untuk pasokan zener berarti bahwa sisi 'tegangan rendah' harus diperlakukan persis seperti tegangan listrik sejauh keselamatan berjalan. Juga dari perspektif pengguna akhir, beralih pasokan mode untuk tegangan yang biasa digunakan dan peringkat daya tidak 'mahal' tetapi biasanya pilihan termurah - sulit untuk membuat sendiri 5 V, 1 Pasokan Anda lebih murah daripada Anda dapat membeli telepon USB-output pengisi daya, kecuali Anda dapat mengais semua bagian.
nekomatik
12
Saya tahu ini pertanyaan lama, tetapi Anda mungkin ingin melihat SR086 .
Pada Vout Anda hanya perlu menggunakan reg dc dc generik (misalnya 7805) untuk mendapatkan 5V Anda.
Catatan: Ini tidak terisolasi, jadi bisa berbahaya tergantung situasinya.
Keren, itu salah satu dari ide "kenapa aku tidak memikirkan itu" ...
O'Rooney
Tampak seperti regulator linier standar, yang tidak akan mendekati lossless.
user253751
1
@ Imibis Ini bukan regulator linier. SR086 memanfaatkan fakta bahwa tegangan utama adalah sinusoidal, dengan hanya mengaktifkan transistor ketika tegangan listrik rendah. Ini berarti transistor hanya boleh beroperasi dalam saturasi atau cut-off, menyiratkan kerugian rendah. Lembar data menyebutkan 55%, yang tidak lossless, tetapi juga tidak buruk untuk aplikasi berdaya rendah. Semua ini, tentu saja, dengan mengorbankan faktor kekuatan yang mengerikan.
marcelm
Estimasi harga pada sirkuit ini?
Zapnologica
8
Pertanyaan lama tapi aktual. Setelah mengevaluasi puluhan pendekatan untuk konverter daya AC / DC saya menyimpulkan berikut (untuk diri saya sendiri).
Persyaratan:
Ukuran sekecil mungkin.
Lebih sedikit komponen mungkin (jejak, ukuran, harga).
Lebih sedikit pembuangan panas (efisiensi dengan kata lain).
Arus rendah, tegangan sangat rendah, daya output rendah.
Memberi persyaratan:
Isolasi: dalam aplikasi saya diisolasi dengan baik oleh kotak, tidak ada perlindungan manusia yang diperlukan.
(Sejauh ini, saya akan menggunakan PSU berbasis LR8 regulator LDO. Solusi terbaik untuk saat ini hingga 30mA. Dapat dihubungkan secara paralel untuk mendapatkan 100mA untuk harga dan jejak tambahan.) PEMBARUAN: PSU berbasis LR8 tidak relevan, praktis saat ini hanya 3mA. Saya menerapkan PSU yang cukup kecil, sederhana dan stabil dengan LNK305 IC.
Ketika R1 = 2k tegangan output sekitar 3.3V. C2 lebih baik menggunakan beberapa ratus uF. Semua rangkaian input (D3, D4, L2, C4) saya diganti dengan jembatan dioda. C5 = 2.2uF sudah cukup - untuk ukuran dan biaya kecil.
Sirkuit ini sejauh ini cukup baik (diambil dari Internet): lebih sedikit komponen + bonus isolasi.
Ini adalah rangkaian terbaik kedua non-terisolasi sangat sederhana oleh ST.
Di kedua sirkuit di atas kumparan atau transformator cukup besar dan mahal.
Varian yang dibuang:
Semua di atas di utas ini karena kompleksitas, transformer, isolasi, harga total PSU, dll.
Viper17 dan Altair04 karena kompleksitas dan transformator.
Saya agak terkejut bahwa sementara Pasokan Zener Non-Isolating disediakan, tidak disebutkan tentang pembagi tegangan rangkaian reaktansi kapasitif non-isolasi.
Jika perangkat berfungsi dalam persyaratan arus yang sempit, ini dapat menjadi cukup efisien. Masalah utama dengan desain (well, selain tidak memberikan isolasi induk) adalah bahwa Anda tidak dapat menggunakan tutup elektrolitik (yang terpolarisasi), dan karenanya harus mencari penutup film kisaran-uF yang diberi nilai pada tegangan AC RMS (sehingga rangkaian 240V akan membutuhkan topi dinilai 350V atau lebih tinggi), yang tidak terlalu kompak. Nilai kapasitansi juga tergantung pada frekuensi listrik AC (60Hz di AS, 50Hz di sebagian besar dunia), serta tegangan listrik yang sebenarnya (yang akan terjadi pada desain non-switching).
IMO, MOV (varistor logam-oksida) harus ditambahkan ke semua desain ini untuk melindungi terhadap transien garis. Satu hadir dalam skema SR086 (yang anehnya tidak menunjukkan atribusi). Itu harus menjembatani Line-to-Neutral (untuk daya US 120V), atau Line-to-Line (untuk daya 240V), dan disadap antara sekering dan beban (seperti yang terlihat dalam skema SR086), dan idealnya sebelum sakelar apa pun ( karena lonjakan yang cukup tinggi dapat menjembatani sakelar). Ini akan membantu melindungi sirkuit Anda - MOV harus menangani banyak lonjakan kecil dan lonjakan tanpa masalah, dan akan memberikan hidupnya pada lonjakan besar yang jika tidak akan menggoreng semua yang ada di sirkuit Anda, sedangkan sekering antara MOV dan listrik akan meledak jika MOV celana pendek saat melakukan tugasnya.
Artikel Wikipedia untuk Catu Daya Kapasitif . Premis dasarnya adalah karena Anda berhadapan dengan AC, reaktansi kapasitif meniru resistensi, tetapi dengan manfaat tidak benar-benar "membakar" energi - disimpan di tutupnya dan dikembalikan ke jalur pada siklus AC negatif.
Sirkuit ini mengganti semua 1N4001penyearah dengan 1N5819penyearah Schottky dan menggunakan regulator linier putus sekolah yang rendah AMS1117-5.0.
LDO dapat hidup dengan ruang kepala yang lebih kecil daripada 7805jadi jika Anda ingin output 5V, Anda dapat memberi makan dengan filter 5.6V, ditambah dua tetes Schottky 0,2V masing-masing Anda memiliki input tegangan puncak AC 6V.
Saya selalu menggunakan schottkies di LV dan saya menggunakan LDO descrete.
Autis
@Otistic Discrete LDO? Seperti dalam RRIO op amp + referensi + PMOS?
Maxthon Chan
Maxthon Chan, pada hari itu saya akan menggunakan pasangan ekor panjang dengan cermin saat ini untuk menggerakkan MOSFET. Ini memberi saya kelenturan untuk pekerjaan yang berbeda yang membutuhkan arus dan voltase yang berbeda. Sebagian besar waktu saya mengisi baterai sehingga saya akan menggantung referensi pasangan longtail dan rasa tegangan melalui dioda dari output. Ini memberi saya hubung singkat dan membalikkan perlindungan polaritas. Penurunan volt jauh lebih baik daripada regulator yang tersedia pada hari itu.
Autis
@ Otentik Yah desain-desain itu memiliki jumlah bagian yang gila jadi saya biasanya tetap menggunakan chip LDO. Jika saya memang membutuhkan arus tinggi (mis. Desain catu daya percision), saya akan menggunakan referensi RRIO op amp + referensi + PMOS.
Maxthon Chan
3
Ini sebenarnya bukan "IC" tetapi ini adalah paket pemasangan PCB.
Element14 tampaknya mahal: modul Recom yang sama harganya 30% lebih murah di Digikey
stevenvh
Sangat menyenangkan tidak memerlukan komponen eksternal (atau, setidaknya sangat sedikit dibandingkan dengan dukungan tipikal untuk mode IC konverter DC-DC yang diaktifkan). Tapi itu mahal ($ 20- $ 40). Apakah ada yang tersedia dalam kisaran $ 3? (Bahkan hanya DC-DC yang berjalan setelah penyearah)
Jawaban:
Tidak ada yang namanya "lossless" dalam elektronik, dan tidak ada IC tunggal yang dirancang untuk melakukan apa yang Anda inginkan. Tetapi di sini ada beberapa ide persediaan yang berbeda. Karena Anda tidak menentukan konsumsi atau efisiensi saat ini, mari kita lihat tiga pendekatan berbeda:
Pasokan Zener yang tidak terisolasi
Efisiensi 5% atau kurang
Penghitung waktu plug-in yang berbasis mikrokontroler biasanya menggunakan catu daya non-isolasi, seperti ini:
R1 pada dasarnya menjatuhkan perbedaan antara dioda Zener dan potensial listrik AC, jadi itu tidak akan efisien untuk apa pun kecuali beban ringan. Juga, beban Anda tidak dapat berubah secara dramatis, karena resistor harus berukuran untuk memberikan arus yang cukup ke zener untuk membuatnya membalikkan longsoran salju, tanpa memberikan terlalu banyak arus. Jika beban Anda mulai menarik terlalu banyak arus, tegangannya akan turun. Jika beban Anda tidak cukup menarik arus, dioda zener bisa rusak.
Pro
Cons
Pasokan transformator yang diatur dengan frekuensi listrik
Efisiensi 20-75%
Anda selalu dapat menggunakan transformator (60: 1 atau lebih), penyearah jembatan, dan regulator linier, seperti ini:
Ini memperkenalkan transformator yang besar dan mahal ke dalam desain, tetapi lebih efisien daripada desain sebelumnya, dan beban Anda dapat sedikit berbeda.
Pro
Cons
Konverter AC / DC mode-terisolasi sepenuhnya
Efisiensi 75-95%
Paling efisien (dan paling kompleks) adalah konverter switching AC / DC. Ini bekerja pada prinsip pertama mengubah AC ke DC, kemudian beralih DC pada frekuensi yang sangat tinggi untuk memanfaatkan karakteristik transformator secara optimal, serta meminimalkan ukuran (dan kerugian) dari jaringan filter pada sekunder. Integrasi Daya membuat IC yang melakukan semua kontrol / umpan balik / mengemudi - yang Anda butuhkan hanyalah menambahkan transformator dan optoisolator. Berikut ini contoh desainnya:
Seperti yang Anda lihat, tegangan listrik AC segera diperbaiki dan disaring untuk menghasilkan DC tegangan tinggi. Perangkat Power Integrations mengalihkan tegangan ini dengan cepat melintasi sisi utama transformator. AC frekuensi tinggi terlihat pada sekunder, dan diperbaiki dan disaring. Anda akan melihat bahwa nilai-nilai komponen cukup kecil, bahkan mempertimbangkan penggunaan saat ini. Ini karena AC frekuensi tinggi membutuhkan komponen yang jauh lebih kecil untuk difilter daripada AC frekuensi saluran. Sebagian besar perangkat ini memiliki mode daya ultra-rendah khusus yang bekerja dengan cukup baik.
Konverter ini, secara umum, memberikan efisiensi yang sangat besar dan juga dapat menghasilkan beban daya tinggi. Ini adalah jenis persediaan yang Anda lihat dalam segala hal, mulai dari pengisi daya ponsel kecil hingga laptop dan catu daya komputer desktop.
Pro
Cons
sumber
Saya tahu ini pertanyaan lama, tetapi Anda mungkin ingin melihat SR086 .
Pada Vout Anda hanya perlu menggunakan reg dc dc generik (misalnya 7805) untuk mendapatkan 5V Anda.
Catatan: Ini tidak terisolasi, jadi bisa berbahaya tergantung situasinya.
sumber
Pertanyaan lama tapi aktual. Setelah mengevaluasi puluhan pendekatan untuk konverter daya AC / DC saya menyimpulkan berikut (untuk diri saya sendiri).
Persyaratan:
Memberi persyaratan:
(Sejauh ini, saya akan menggunakan PSU berbasis LR8 regulator LDO. Solusi terbaik untuk saat ini hingga 30mA. Dapat dihubungkan secara paralel untuk mendapatkan 100mA untuk harga dan jejak tambahan.) PEMBARUAN: PSU berbasis LR8 tidak relevan, praktis saat ini hanya 3mA. Saya menerapkan PSU yang cukup kecil, sederhana dan stabil dengan LNK305 IC.
Ketika R1 = 2k tegangan output sekitar 3.3V. C2 lebih baik menggunakan beberapa ratus uF. Semua rangkaian input (D3, D4, L2, C4) saya diganti dengan jembatan dioda. C5 = 2.2uF sudah cukup - untuk ukuran dan biaya kecil.
Sirkuit ini sejauh ini cukup baik (diambil dari Internet): lebih sedikit komponen + bonus isolasi.
Ini adalah rangkaian terbaik kedua non-terisolasi sangat sederhana oleh ST.
Di kedua sirkuit di atas kumparan atau transformator cukup besar dan mahal.
Varian yang dibuang:
sumber
Saya agak terkejut bahwa sementara Pasokan Zener Non-Isolating disediakan, tidak disebutkan tentang pembagi tegangan rangkaian reaktansi kapasitif non-isolasi.
Jika perangkat berfungsi dalam persyaratan arus yang sempit, ini dapat menjadi cukup efisien. Masalah utama dengan desain (well, selain tidak memberikan isolasi induk) adalah bahwa Anda tidak dapat menggunakan tutup elektrolitik (yang terpolarisasi), dan karenanya harus mencari penutup film kisaran-uF yang diberi nilai pada tegangan AC RMS (sehingga rangkaian 240V akan membutuhkan topi dinilai 350V atau lebih tinggi), yang tidak terlalu kompak. Nilai kapasitansi juga tergantung pada frekuensi listrik AC (60Hz di AS, 50Hz di sebagian besar dunia), serta tegangan listrik yang sebenarnya (yang akan terjadi pada desain non-switching).
IMO, MOV (varistor logam-oksida) harus ditambahkan ke semua desain ini untuk melindungi terhadap transien garis. Satu hadir dalam skema SR086 (yang anehnya tidak menunjukkan atribusi). Itu harus menjembatani Line-to-Neutral (untuk daya US 120V), atau Line-to-Line (untuk daya 240V), dan disadap antara sekering dan beban (seperti yang terlihat dalam skema SR086), dan idealnya sebelum sakelar apa pun ( karena lonjakan yang cukup tinggi dapat menjembatani sakelar). Ini akan membantu melindungi sirkuit Anda - MOV harus menangani banyak lonjakan kecil dan lonjakan tanpa masalah, dan akan memberikan hidupnya pada lonjakan besar yang jika tidak akan menggoreng semua yang ada di sirkuit Anda, sedangkan sekering antara MOV dan listrik akan meledak jika MOV celana pendek saat melakukan tugasnya.
Saya tidak memiliki skema yang sudah jadi dari pembagi tegangan reaktansi kapasitif, tetapi Anda dapat menemukannya di artikel Wikipedia untuk Pembagi Tegangan
Artikel Wikipedia untuk Catu Daya Kapasitif . Premis dasarnya adalah karena Anda berhadapan dengan AC, reaktansi kapasitif meniru resistensi, tetapi dengan manfaat tidak benar-benar "membakar" energi - disimpan di tutupnya dan dikembalikan ke jalur pada siklus AC negatif.
sumber
Membangun di atas
7805gagasan itu, dengan menggunakan bagian-bagian dengan kerugian lebih sedikit.mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab
Sirkuit ini mengganti semua
1N4001penyearah dengan1N5819penyearah Schottky dan menggunakan regulator linier putus sekolah yang rendahAMS1117-5.0.LDO dapat hidup dengan ruang kepala yang lebih kecil daripada
7805jadi jika Anda ingin output 5V, Anda dapat memberi makan dengan filter 5.6V, ditambah dua tetes Schottky 0,2V masing-masing Anda memiliki input tegangan puncak AC 6V.AMS1117sumber
Ini sebenarnya bukan "IC" tetapi ini adalah paket pemasangan PCB.
XP Power ECE05US05
http://au.element14.com/xp-power/ece05us05/psu-encapsulated-5w-singe-output/dp/2099447?in_merch=New%20Produk
Atau jika Anda tidak membutuhkan 5W, yang ini hanya 1W
Recom RAC01-05SC
http://au.element14.com/recom-power/rac01-05sc/ac-dc-converter-1w-5v-reg/dp/1903055
sumber
Desain referensi yang bagus untuk pasokan transformator berdaya rendah yang sederhana: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00954A.pdf
sumber