Transformatorloses Netzteil

Ich suche nach einem Stromversorgungskreis, der 230 VAC in 5 VDC umwandelt, um einen Atmega328P mit Strom zu versorgen. Ich möchte auch, dass dies so klein wie möglich ist.

Ich weiß, dass ein Transformator eine Option ist, aber da ich ihn verkleinern möchte, war ich besorgt über die Verwendung einer 5,1-V-Zenerdiode.

Hier ist ein Schema, das ich gefunden habe:

Aber wie viel Wärme erzeugt der Kondensator / die Diode? Ist es effizienter, stattdessen einen Transformator zu verwenden?

Wenn Sie hier nach den Grundlagen eines netzgekoppelten Netzteils für die Ausführung eines Hobbyprojekts fragen, sollten Sie dies überhaupt nicht versuchen. Hier möchten Sie NICHT durch Experimentieren lernen. Die Kosten für Fehler sind zu hoch. Die Ergebnisse können Ihr Haus niederbrennen oder Sie oder eine andere Person durch Stromschlag töten.

Wenn Sie einen kleinen Strom von 5 V benötigen, um einen Mikrocontroller zu betreiben, kaufen Sie einfach das Netzteil oder verwenden Sie ein USB-Netzteil. Diese Dinge sind billig, klein und leicht verfügbar. Jemand anderes, der tatsächlich weiß, was er tut, hat das Engineering durchgeführt, um die 5 V sicher bereitzustellen.

Der Meanwell IRM-01-5 ist nur eines von vielen Beispielen. Dieser wird wie jedes andere Teil auf Ihrer Leiterplatte montiert, hat nur eine Grundfläche von 34 x 22 mm (1,3 x 9 Zoll), liefert 200 mA bei 5 V, arbeitet mit Netzstrom überall auf der Welt und kostet weniger als 5 US-Dollar Einzel. Dies selbst zu tun macht einfach keinen Sinn.

Es gibt viele Probleme mit dieser Schaltung, von denen das wichtigste ist, dass sie nicht vom Netz isoliert ist . Ein Transformator bietet Ihnen Isolation. Wenn Sie den Atmega in einer Plastikbox montieren, ist er möglicherweise sicher zu verwenden, aber Sie können nicht sicher daran arbeiten, es sei denn, Sie verwenden isolierte Geräte und sind ein sorgfältiger Ingenieur. Sie könnten es auch nicht sicher oder einfach an irgendetwas anschließen, zumindest nicht ohne Optokoppler oder ähnliches.

Heutzutage ist es weitaus besser, ein kleines 5-V-Plug-Top-Netzteil zu kaufen, isoliert, fertig, Hochstromausgang (1A / 2A), Zeitverschwendung, um etwas anderes zu tun.

Aber wenn Sie Kritik an dieser Schaltung wollen ...

C1 muss ein Kondensator vom Typ X2 sein. Netz hat große Transienten, oft bis 1500V. Ein X2-Kondensator ist dafür ausgelegt, diese sicher zu handhaben.

R1 ist viel zu groß und wird heißer als nötig. Seine einzige Funktion besteht darin, den Einschaltstrom beim ersten Einschalten so zu reduzieren, dass er der D1-Brücke standhält. Wenn es sich um Geräte der Klasse 1N4004 handelt, die einen Anstieg von 30 A aufnehmen können, kann R1 nur 10 Ohm betragen, obwohl 100 Ohm möglicherweise freundlicher sind. Überprüfen Sie die Einzelzyklus-Stoßfestigkeit der von Ihnen verwendeten Brücke und stellen Sie R1 entsprechend ein.

R1 muss ein Hochspannungstyp sein. Die meisten gewöhnlichen Widerstände haben eine maximale Spannung von 200 V. Alternativ können Sie mehrere gleichwertige in Reihe schalten, um die Nennspannung zu erhöhen.

Der Wirkungsgrad der Ausgangsleistung pro gemessener Eingangsleistung ist nicht schlecht, da der größte Teil der Eingangsspannung über das nicht dissipierende C1 abfällt, solange R1 nicht übermäßig ist, wie hier.

Um einige tatsächliche Zahlen anzugeben, hat C1 = 220 nF bei 50 Hz (ich nehme an, da es 230 V sind) eine Impedanz von ungefähr 14,5 k. Zusammen mit R1 beträgt ihre Gesamtimpedanz ungefähr 17,5 k (sie sind in Quadratur), was einen Effektivstrom bei 230 V von ungefähr 13 mA ergibt. Dadurch werden 1,7 W in R1 abgeführt und ein durchschnittlicher Ausgangsgleichstrom von etwa 11 mA geliefert. Das klingt nicht nach viel Saft, um Ihren Atmega mit Strom zu versorgen, wenn Sie LEDs anzünden möchten. Wenn der Ausgang nicht belastet wird, werden in D2 etwa 56 mW verbraucht.

Mein Salzkorn als professioneller Ingenieur für Stromversorgungsdesigner.

Es geht nicht um Verlustleistung oder Verlust, sondern um Sicherheit. Dieses System brennt höchstwahrscheinlich nicht (Sie begrenzen die Leistung durch den Kondensator, kleiner = weniger Leistung), aber es ist GARANTIERT, jemanden zu töten, der unseren Atmega oder einen seiner Ausgänge berührt.

Wenn Sie es wirklich wollen, müssen Sie das sicherstellen

1. Ihr System wird vollständig in einer nicht leitenden Projektbox eingekapselt
2. Über der Projektbox geht nichts mechanisch aus: Ein WLAN-Modul ist in Ordnung
3. Sie kommunizieren niemals über Kabel mit Ihrem Controller, während er angeschlossen ist (die Leute neigen dazu, diesen Teil zu vergessen).

Grundsätzlich ist alles Metallische oder Leitfähige (Kabel, Widerstand oder sogar ein anderer Kondensator) ein Sicherheitsrisiko. Risiko in dem Sinne, dass Berühren = lebensbedrohliche Verletzung .

Wenn Sie nicht mit Sicherheit geschult sind, kann ich nur empfehlen, einen USB-Adapter (wie bereits vorgeschlagen) zu verwenden. Die Verwendung eines Transformators ist nur möglich, wenn er als verstärkter oder doppelt isolierter (manchmal fälschlicherweise als galvanisch isoliert bezeichneter) Transformator qualifiziert ist.

Die anderen Antworten sind ziemlich gut, aber wir können dem Sarg der kapazitiven Pipette noch ein paar Nägel hinzufügen ...

• Der USB-Mikrocontroller-Programmierer mag es nicht, an die Netzspannung angeschlossen zu sein. Daher benötigen Sie für die Entwicklung einen Trenntransformator oder einen USB-Trennschalter ... ärgerlich ...

• Es verbrennt Strom, selbst wenn das Mikro schläft. Wie 1-2W für nichts zu tun, und es ist eine Shunt-geregelte Versorgung, so muss es für den maximalen Strom dimensioniert werden, inkl. Relais, LEDs usw. Nicht umweltfreundlich.

• Wenn Sie möchten, dass es klein ist, um es in eine Steckdose oder einen Schalter zu stecken, führt das Verbrennen von Strom an kleinen Stellen dazu, dass die Dinge heiß werden

Ohne Rücksicht auf die Sicherheitsprobleme sollte R1 500 Ohm bei 1/2 Watt betragen. (Es können zwei 1000 Ohm bei 1/4 Watt parallel sein.) Diese Schaltung ist bei LED-Ersatz für Glühlampen sehr verbreitet. Ich verwende "MB6S-Brückendiodengleichrichter" = 600 Volt 0,50 Ampere Brückengleichrichter in dieser Schaltung. (Sie sind kleiner als 4 x 1N4004s.) (Durchschnittlicher gleichgerichteter Ausgangsstrom: 0,5 A, maximale Wiederholungs-Rückspannung: 600 V, maximale RMS-Rückspannung: 420 V; maximale Arbeitstemperatur: +150 ° C, Spitzen-Rückstrom: 10 uA; Durchlassspannung Abfall: 1V.

Denken Sie daran, dass an alles, was an Ihren Mikroprozessor angeschlossen ist, 120 Volt anliegen können.

Wenn Sie wirklich Ihr eigenes Netzteil bauen möchten, sollten Sie einen herkömmlichen Türklingeltransformator verwenden, der in den meisten Baumärkten in den USA erhältlich ist. Dadurch wird die Wandspannung auf 10-16 VAC gesenkt, die Sekundärseite von der Wand isoliert und Sie sparen Wärme und Kosten für Widerstände und Zenere mit hoher Leistung.

In Ihrem aktuellen Design beträgt die Impedanz Ihres Kondensators bei 60 Hz ...

Zc = 1 / (2 · pi · 60 Hz · j · 0,22 uF) = -12057 · j Ohm.

Das andere Stromkabel hat einen 10K-Widerstand. Die Gesamtgröße der kombinierten Impedanz zwischen Kondensator und Widerstand beträgt ...

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

Wenn wir den 1,7-V-Abfall im Gleichrichter und den 5,1-V-Abfall über der Last ignorieren, wird die Berechnung des Eingangsstroms viel einfacher und die Antwort liegt immer noch innerhalb einiger Prozent der tatsächlichen Antwort.

Bei 120 Veff beträgt der Effektivstrom im Kondensator / Widerstand ungefähr ...

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

Der durchschnittliche Strom beträgt ...

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

Dieser Durchschnittsstrom ist auch der maximal zulässige Laststrom zur Aufrechterhaltung der Regelung. Wenn Ihr Gerät mehr als 13,3 mA verbraucht, fallen Ihre 5 V aus.

Der Kondensator verbraucht beim Laden und Entladen keine nennenswerte Leistung. Die Leistung wird im Widerstand und im Zener abgeführt.

Die Verlustleistung im 10K-Widerstand beträgt ungefähr ... Wres = (14,7 mA) ^ 2 * 10K = 2,16 W.

Ohne Last beträgt die Verlustleistung im Zener ungefähr ...

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

Beachten Sie, dass bei einer Last der Laststrom vom Strom im Zener subtrahiert und die Verlustleistung im Zener geringer wäre.

Sie haben 10K an einem der Stromkabel und einen Kondensator mit 12K Impedanz an dem anderen Stromkabel. Wenn der Benutzer eine der Leitungen berühren würde, könnten bis zu 23 mA RMS in den Benutzer fließen.

Wenn jemand einen Draht berührt und 23 mA RMS darin fließen, wäre dies schmerzhaft und er könnte den Draht möglicherweise nicht loslassen.

Ein Trenntransformator ist wirklich der richtige Weg. Die Größe eines Transformators nimmt mit steigender Frequenz der Eingangsspannung stark ab. Wenn Sie möchten, dass der Transformator klein ist, schneiden Sie zuerst die 60 Hz in einige hundert Hz.