Как понизить напряжение постоянного тока

Как понизить напряжение постоянного тока

Руководитель и главный редактор сайта, автор статей.
Опыт работы 5 лет.

Согласно ПУЭ для питания переносного освещения должно применяться напряжение не выше 50 Вольт, а при работе в особо опасных и замкнутых пространствах – 12 Вольт (ПУЭ 6.1.16-18). При этом питание должно осуществляться через трансформаторы. Это нужно для того, чтобы исключить поражение электрическим током. Да и не всегда выходные параметры блоков питания или аккумуляторов позволяют подключить гаджеты или другую электронику. В связи со всем этим мы расскажем о том, как понизить напряжение постоянного и переменного тока до нужного вам значения.

Понижаем переменное напряжение

Рассмотрим типовые ситуации, когда нужно опустить напряжение, чтобы подключить прибор, который работает от переменного тока, но напряжение его питания не соответствует привычным 220 Вольтам. Это может быть, как различная бытовая техника, инструмент, так и упомянутые выше светильники.

Подключение бытовой техники из США на 110 В к сети 220 В

Пожалуй, самая частая ситуация возникает, когда человек покупает из зарубежных интернет-магазинов какой-то прибор, а по его получении определяет, что он рассчитан на питание от 110 Вольт. Первый вариант – это перемотать трансформатор питающий устройство, но большинство приборов работают от импульсного источника питания, а для подключения электроинструмента – лучше вообще обойтись без перемотки. Для этого нужно использовать понижающий трансформатор. Кроме этого вы можете понизить напряжение в сети с помощью автотрансформатора или обычного трансформатора с отводами от первичной обмотки на 110-127В – такие часто встречались в советских телевизорах и других электроприборах.

Однако при использовании такого включения трансформатора, если произойдет, обрыв части обмотки после отвода 110 Вольт (см. рисунок ниже) все 220В подойдут на прибор, и он выйдет из строя.

Если говорить о готовых устройствах, то можно обратить внимание на автотрансформаторы «ШТИЛЬ».

Важно! При покупке трансформаторов или автотрансформаторов учитывайте номинальный ток его обмоток и мощность, которую он выдержит.

Более надежным вариантом решения проблемы будет понизить напряжение с 220 до 110В или с 220 до 127В с помощью трансформатора. На рынке есть множество компаний, которые продают такие изделия, в основном это тороидальные трансформаторы. Они бывают в металлических боксах или корпусах меньших размеров со встроенной розеткой, а также в виде адаптеров в пластиковых корпусах.

Подведём итоги, перечислив основные требования к трансформатору для питания 110В приборов:

1. На выходе трансформатора должно быть 110В, а на входе – 220В.
2. Мощность трансформатора должна быть больше чем мощность подключаемого прибора хотя бы на 20%.
3. Желательно защитить первичную и вторичную цепь с помощью предохранителя.
4. Доступ к выводам высокого напряжения должен быть ограничен, а все соединения изолированы.

Понижаем напряжение для питания низковольтных светильников

В начале статьи мы упомянули о том, что переносной светильник должен питаться от пониженного напряжения. В быту этот вопрос будет особо актуален для автолюбителей при ремонте автомобиля в гараже. Такие же светильники используются и в качестве местного источника света на станках (сверлильных, токарных, заточных и прочих).

Для того чтобы понизить напряжение с 220 до 36В, можно использовать трансформаторы марки:

• ОСО 0.25 220/36В;
• ОСМ 0.063кВт 220/36;
• ОСЗР 0.063кВт 220/36В;
• Ящик с понижающим трансформатором ЯТП-0,25 220 36В (это готовое решение в металлическом корпусе для монтажа в помещениях, класс защиты IP54).

Для понижения напряжения с 220 до 12В можно использовать трансформаторы марки:

• ОСО25 220/12В;
• TRS 300W AC 220 B-AC 12B (тороидальный не занимает много места);
• 30ВА, 230/12В, 2,5А INDEL TSZS30/005M (маломощный для установки на DIN рейку).

Понижение напряжения в доме

Наряду со скачками в электросети часто возникает проблема с повышенным и пониженным напряжением. Это приводит к преждевременному выходу из строя нагревательных приборов, ламп и других устройств у потребителя. Допустим вам нужно понизить напряжение с 260 до 220В, значит ваш выбор – использование стабилизатора напряжения. Они бывают разных типов, самый дешевый из них – релейный, по сути это автотрансформатор, в котором реле автоматически переключают отводы от обмотки.

Если вам нужно защитить конкретный прибор, например, компьютер – используйте маломощные модели мощностью порядка 1000 ВА (1 кВа), такие, как SVEN VR-L1000, его стоимость 17-20 долларов. Но учтите, что активная выходная мощность у них меньше указанной полной в Вольт-Амперах. К примеру, модель на 1 кВА, может питать нагрузку до 0,3-0,4 кВт. Также смотрите на характеристики. Указанная модель выдерживает до 285 Вольт, но большинство моделей упираются в 260 В.

Чтобы защитить весь дом в большинстве случаев хватит модели RUCELF SRWII-12000-L её полная мощность 12000 ВА, а нагрузочная способность по активной мощности – 10000 Вт. Он выдерживает входное напряжение вплоть до 270В.

Более подробно узнать о том, как выбрать стабилизатор напряжения и какие бывают стабилизаторы, мы рассказывали в статьях:

• https://samelectrik.ru/kakie-byvayut-stabilizatory-napryazheniya.html
• https://samelectrik.ru/sovety-po-vyboru-stabilizatora-napryazheniya.html
• https://samelectrik.ru/rejting-stabilizatorov-napryazheniya-dlya-doma.html
• https://samelectrik.ru/kak-zashhitit-domashnyuyu-elektroprovodku-stabilizatorom-napryazheniya.html

Балластный конденсатор для питания маломощных устройств

Для питания маломощных устройств можно обойтись без трансформатора – одним конденсатором. Такая схема называется бестрансфторматорный блок питания на балластном конденсаторе. Принцип его работы основан на ограничении тока с помощью реактивного сопротивления ёмкости. Ниже вы видите варианты её реализации.

Расчёт ёмкости балластного конденсатора для бестранформаторного питания производится исходя из потребления тока нагрузкой и напряжения её питания.

Или по такой формуле, результат они дают приблизительно одинаковый:

Кстати, выражение под корнем в результате при расчётах конденсаторов для питания устройств от 5-20В даёт примерно 220, или значение равное Uвходному.

Такой источник питания подходит для подключения приёмников, светодиодов, ночников, зарядки небольших аккумуляторов и других маломощных потребителей.

Понижаем постоянное напряжение

При конструировании электроники часто возникает необходимость понижения напряжения имеющегося блока питания. Мы также рассмотрим несколько типовых ситуаций.

Если вы работаете с микроконтроллерами – могли заметить, что некоторые из них работают от 3 Вольт. Найти соответствующие блоки питания бывает непросто, поэтому можно использовать зарядное устройство для телефона. Тогда вам нужно понизить его выход с 5 до 3 Вольт (3,3В). Это можно сделать, если опустить выходное напряжение блока питания путём замены стабилитрона в цепи обратной связи. Вы можете добиться любого напряжения как повышенного, так и пониженного – установив стабилитрон нужного номинала. Определить его можно методом подбора, на схеме ниже он выделен красным эллипсом.

А на плате он выглядит следующим образом:

На следующем видео автор демонстрирует такую переделку, только не на понижение, а на повышение выходных параметров.

На зарядных устройствах более совершенной конструкции используется регулируемый стабилитрон TL431, тогда регулировка возможна заменой резистора или соотношением пары резисторов, в зависимости от схемотехники. На схеме ниже они обозначены красным.

Кроме замены стабилитрона на плате ЗУ, можно опустить напряжение с помощью резистора и стабилитрона – это называется параметрический стабилизатор.

Еще один вариант – установить в разрыв цепи цепочку из диодов. На каждом кремниевом диоде упадёт около 0,6-0,7 Вольт. Так опустить напряжение до нужного уровня можно, набрав нужное количество диодов.

Часто возникает необходимость подключить устройство к бортовой сети автомобиля, оно колеблется от 12 до 14,3-14,7 Вольт. Чтобы понизить напряжение постоянного тока с 12 до 9 Вольт можно использовать линейный стабилизатор типа L7809, а, чтобы опустить с 12 до 5 Вольт – используйте L7805. Или их аналоги ams1117-5.0 или ams1117-9.0 или amsr-7805-nz и подобные на любое нужное напряжение. Схема подключения таких стабилизаторов изображена ниже.

Для питания более мощных потребителей удобно использовать импульсные преобразователи для понижения и регулировки напряжения от источника питания. Примером таких устройств являются платы на LM2596, а в англо-язычных интернет-магазинах их можно найти по запросам «DC-DC step down» или «DC-DC buck converter».

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно рассмотрены способы понижения напряжения:

Вот и все наиболее рациональные варианты, позволяющие понизить напряжение постоянного и переменного тока. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

• Что делать, если низкое напряжение в сети
• Как сделать сетевой фильтр своими руками
• Как сделать трансформатор в домашних условиях

Как понизить напряжение диодами с 8,5 до 5 В

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Поделиться

Последние посетители 0 пользователей онлайн

• Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Объявления

Сообщения

Спасибо завтра проверю, но как тогда есть и 10в и 5в, и вот тут про это читал но мне кажется у меня другая проблема https://monitor.net.ru/forum/threads/477221/

Мне кажется было бы лучше использовать гибкие проводники свив их и распаять без таких пересечений.
а разве нельзя было в штекере развернуть провода? Или вы боитесь что ваш датчик кому-то не подойдет?

Из за особенностей строения данной платы невозможно развернуть гнездо датчика. Пришлось «навалять» выводы соединения платы и датчика..Rx и Tx .. друг на дружку. Изоляция хорошая. Но это может как то вызывать эту какофонию

Понижение напряжения с 70 В на 12 В

Первое что пришло в голову, использовать мощные резисторы, далее транзисторы со стабилитроном в базе на 13 В.

Крен, понятно что не пойдет. Может лучше в драйверах покапать ?

Источник, основным источником потребления будет моб тел. запитан через КРЕН 5В

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества.

Как понизить напряжение постоянного тока

Нужно запитать постоянным током устройство 12В/0.1А (1.2 Ватта) от источника постоянного тока 1000В/0.002А (2 Ватта). Трансформатор не подходит, т.к. постоянное напряжение. Делитель тоже не подходит, т.к. не хватит мощности. Нужно понизить напряжение в 100 раз, при этом повысив ток в 100 раз на постоянном токе. Есть некий запас по мощности (0.8 ватта) который можно потратить на потери на преобразователе.
Подскажите кто что знает, в каком направлении смотреть?

PS: Ситуация такая, что поменять источник питания нельзя, поэтому не надо меня уговаривать найти другой, не париться и т.п. Я потому сюда и обратился за помощью, что условия очень жесткие.

PS2: В принципе подойдет и вариант преобразования в переменный ток -> трансформатор -> преобразование в постоянный ток, но нужна схема, в которой потери будут столь низкими, что запаса в 0.8 ватта хватит чтобы перекрыть потери преобразователя.

Последний раз редактировалось mattheus Ср май 12, 2010 15:46:39, всего редактировалось 1 раз.

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 15:44:46

Генеральный секретарь МЯУ

Думаю что надо смотреть в сторону прямоходовых преобразователей (можно однотактных). Только транзистор подобрать под нужное напряжение да трансформатор посчитать.

Последний раз редактировалось SeregaT Ср май 12, 2010 15:46:40, всего редактировалось 1 раз.

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 15:46:34

Сверлит текстолит когтями

Преобразователь наподобии как в БП компьютера. Правда транзисторы уж больно должны быть высоковольтные

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 15:47:57

Генеральный секретарь МЯУ

wws63 писал(а):
Правда транзисторы уж больно должны быть высоковольтные

«Больно высокочастотные» — это десятки или сотни мегагерц. А тут надо два — три десятка килогерц.

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества.

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 15:58:40

Встал на лапы

Я вот думаю над чем: можно ли поставить конденсатор достаточно большой емкости на 1000 вольт, и заряжать его от источника тока 1000В/0.002А (столько сколько нужно), а потом переключить его на нагрузку и разряжать через резистор, а в это время другой конденсатор будет заряжаться от источника. И так их попеременно менять. Конденсатор как большая емкость для заряда, который мы потом «медленно» спускаем на нагрузку, пока заряжается второй конденсатор?
Вопросы:
1) Можно ли добиться постоянного напряжения и тока на выходе (ведь конденсатор разряжается не линейно)?
2) Как сделать схему переключения?
3) Нужно чтобы конденсатор, который заряжается от источника тока не заряжался слишком быстро и не делал «провалов» в напряжении или токе по входу.
Смысл моих изысканий в том, чтобы не терять мощность (конденсатор сколько взял, столько отдал).
В размышлениях есть ошибки? Что, если конденсатор заряжать и разряжать очень короткими порциями, чтобы он только до 12 вольт и успевал зарядиться? Можно такое реализовать?

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 16:01:04

Потрогал лапой паяльник

в таком случае ионистор возьми

_________________
Не существует неразрешимых проблем, существуют неприятные решения.

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 16:05:04

Встал на лапы

Цитата:
в таком случае ионистр возьми

Я знаю про ионисторы. Вопрос был: в принципе такое возможно реализовать? Насколько сложно? Как сделать схему переключения? Стараться ли заряжать конденсатор (ионистор) до 12 вольт и потом разряжать через стабилитрон (быстро переключая конденсаторы) или заряжать его по полной, а потом долго разряжать? Как добиться 12В/0.1А на выходе отбирая со входа не более 1000В/0.002А, причем на входе уже есть постоянное напряжение, а на выходе оно должно получиться (или очень близкое к постоянному).

PS: Ведь схема управления переключением конденсаторов тоже будет что-то потреблять, а запас по мощности небольшой (0.8 Ватта)?

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 16:36:17

Сверлит текстолит когтями

SeregaT писал(а):
wws63 писал(а):
Правда транзисторы уж больно должны быть высоковольтные

«Больно высокочастотные» — это десятки или сотни мегагерц. А тут надо два — три десятка килогерц.

Внимательней прочитайте пост

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Ср май 12, 2010 17:22:59

Генеральный секретарь МЯУ

wws63 писал(а):
Внимательней прочитайте пост

Гы гы
А вообще, на такое напряжение транзисторов полно, а если делать прямоход, то с перенапряжением думаю проблем не будет.

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Вс дек 13, 2015 16:41:52

Опытный кот

Господа, в голове родилась идея: понижение постоянного напряжения с помощью конденсатора в импульсном режиме. Суть идеи заключается при небольших токах выжать максимальное КПД. В моём случае входное напряжение 12 В требуется на выходе получить 3,3 или 5 В для питания схемы с микроконтроллером. Экономия нужна потому что питаться приходиться автономно от аккумулятора. Пробовал собрать преобразователь на 34063 но при небольших токах 10-15 мА КПД составляет порядка 60%, если питание 5 В то лучше не париться поставить 7805 простота схемы побеждает над экономичностью(проигрышь совсем незначительный), а если 3,3 то есть ещё смысл задуматься. Минимально упрощённая схема выглядит так:

Суть схемы в том что бы, импульсами держать напряжение на конденсаторе в заданных пределах например 5 +-0,5В. Использовать ШИМ или же просто операционник в режиме компаратора: напряжение достигло требуемого значения закрыть транзистор, напряжение упало открыть транзистор.
Вопрос в следующем: у кого нибудь была подобная идея если да то имеет ли смысл её воплощать в жизнь? По логике КПД должен быть явно больше чем у 34063 особенно на малых токах, но в просторах интернета я пока не нашёл данного подобия(может плохо искал)

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Вс дек 13, 2015 17:23:09

устройство допускает первоначальный провал тока при зарядке конденсатора? если да, можно схему флайбак с двумя или тремя последовательно соединенными 800 вольтовыми мосфет типа 4n80

еще вариант LNK304-306 последовательно 2 идентичных блока. каждую зашунтировать от пробоя стабилитронами на 600 вольт

Заголовок сообщения: Re: Понижение постоянного напряжения без потери мощности
Добавлено: Сб дек 19, 2015 19:20:14

Вымогатель припоя

А какой будет ток зарядки конденсатора — вы считали ?

Дело в том, что потерь в балластном сопротивлении всё равно не избежать. Вы не нарисовали резистор, но у вас транзистор с каким-то условно внутренним сопротивлением r открытого канала, которое вы предполагаете очень малым.

В пределе (т.е. при малых r и частых переключениях), мощность Pист, потребляемая от источника, будет определяться выражением:

Pист = E⋅I = E⋅(E — U)/r

где: E — ЭДС источника; I — ток через источник; U — напряжение на конденсаторе; r — сопротивление, через которое заряжается конденсатор (у вас — это внутреннее сопротивление транзистора).

Мощность, выделяемая на нагрузке R, в пределе находится по формуле: Pн= U/R².

Но дело даже не в потерях мощности, а в потерях энергии.

По сути, что вы делаете? Этими всеми манипуляциями, вы не сразу перекачиваете энергию с источника E в нагрузку R, а предварительно заливаете её в конденсатор C, как во временный резервуар, а потом с него же всё равно закачиваете эту энергию (но уже с потерями на r) в нагрузку R. Разница лишь в том, что теперь потери энергии возникают не в момент поступления её в нагрузку, а раньше — во время закачивания её в конденсатор.

Вопрос в том, сколько вы теряете энергии (а не мощности) в резисторе во время зарядки конденсатора? А ответ такой: при зарядке конденсатора через резистор в конденсатор поступает энергия U⋅C²/2 и ровно столько же энергии в виде тепла выделяется в резисторе, независимо от его сопротивления. Следовательно, источник совершает работу равную U⋅C², т.е. в два раза больше, чем поступило в конденсатор r. Дальше энергия конденсатора уже без потерь переходит в нагрузку. Так, система работает с кпд 50 % независимо от величины резистора r.

Кстати, то же касается и топикстартера, который хотел заряжать и разряжать конденсатор медленно. Он всё равно получил бы КПД не более 50 %.