Konvertieren von universellem Wechselstrom in 3,3 V Gleichstrom bei 0,1 A

Es gibt eine Reihe von Themen zu diesem Thema, aber ich habe nichts gefunden, das meinen Anforderungen entspricht. Ich würde mir vorstellen, dass dies eine ziemlich häufige Sache ist, daher wären alle Hinweise willkommen

Grundsätzlich möchte ich eine Schaltung entwerfen, die überall Netzstrom verwenden kann (85-265 V Wechselstrom) und ein einfaches System mit einem maximalen Stromverbrauch von etwa 100 mA mit Strom versorgt.

Anforderungen:

  • 85-265 V AC-Eingang
  • 3,3 V +-5 % DC-Ausgang
  • 10-100 mA Strom
  • Größe so klein wie möglich
  • ~10mV Restwelligkeit
  • Günstig (weniger als ~10 $)

Dies ist für ein vernetztes Gerät und wird vollständig umschlossen (keine Tasten usw.), also denke ich nicht, dass es isoliert werden muss, obwohl es natürlich nicht schaden würde.

Ich habe mir vorhandene Netzteile für die Leiterplattenmontage angesehen, aber der Preis ist etwas zu hoch. Außerdem können sie ziemlich groß sein (meistens hoch) und viel mehr Strom liefern, als ich wirklich brauche. Eine einfache Lösung mit AC -> Transformer -> Diode bridge -> Voltage regulatorwürde wahrscheinlich funktionieren, aber die Transformatorgröße wird sehr groß. Ich bin mir auch nicht sicher, wie dies mit dem universellen Spannungsbereich funktionieren wird. Grundsätzlich möchte ich wahrscheinlich etwas Ähnliches wie die 3. Lösung hier: https://electronics.stackexchange.com/a/41944/6809

Die Komponenten von Power Integrations scheinen das zu sein, was ich mir ansehen sollte, aber ich bin mir etwas unsicher, wo ich anfangen soll. Auch geben nur sehr wenige der Beispiele 3,3 V aus und normalerweise eine viel höhere Wattzahl als ich brauche (= ich denke, ich kann etwas Kleineres / Billigeres machen, da ich nur 0,1 Ampere brauche)

Ich würde ernsthaft in Betracht ziehen, eines dieser winzigen USB-Ladegeräte für Mobiltelefone, wie die HTC-Ladegeräte, und einen LDO anzuschließen, um die Spannung auf 3,3 Volt zu senken, wenn dies eine kleine Auflage ist. Für größere Auflagen gilt die gleiche Logik wie bei den Miniatur-Handyladegeräten: Verwenden Sie ein schaltendes Step-Down-Design, vielleicht mit einem piezoelektrischen Transformator anstelle eines induktiven, wenn es auf die Größe ankommt. Siehe meine Antwort hier für eine Idee.
Die Idee ist, einen größeren Lauf zu machen, damit ein USB-Ladegerät nicht funktioniert. Auch die Größe wird zum Problem. Was ich jedoch gerne replizieren möchte, ist die Funktionsweise eines mobilen Ladegeräts
Hmm ... Dann kann Ihnen ein Schaltregler mit Piezotransformator (wenn Sie eine Isolierung wünschen) einen winzigen Platzbedarf verschaffen. Sonst ein Kondensator-Spannungsteiler zum Absenken, dann eine Vollbrücke und ein Speicherkondensator, aber das könnte tatsächlich eine vergleichbare Größe haben.
Versuchen Sie, einem Netzteil ein lm7833-IC hinzuzufügen ....

Antworten (2)

Mit einem Gerät wie dem LinkSwitch-TN von Power Integrations können Sie einen einfachen Abwärtswandler implementieren, der die gleichgerichtete Netzspannung mit einigermaßen gutem Wirkungsgrad in eine einigermaßen gut geregelte, nicht isolierte Niederspannung umwandelt.

Wenn Sie im Nachhinein eine geringe Restwelligkeit benötigen, können Sie einen Linearregler an den heruntergesetzten Ausgang des Bucks anschließen und Ihre Widerstandsverluste minimieren.

Ich habe diese als primärreferenzierte Steuerversorgungen verwendet und hatte damit gute Erfolge.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Monolithic Power (MPS) hat auch einige sehr interessante Chips für die gleichen ( monolithicpower.com/en/products/ac-dc-power-conversion.html )

Wenn es definitiv nicht vom Wechselstrom isoliert werden muss, würde ich in Betracht ziehen, eine Kondensator-Dropper-Schaltung zu versuchen, die eine Zenerdiode speist. Hier ist eine, die ich gefunden habe:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es kam von dieser Website. Diese Schaltung erzeugt 6,2 V, aber es gibt keinen Grund, warum ein 3,3-V-Zener nicht verwendet werden sollte, um einen 3,3-V-Ausgang zu erzeugen.

Denken Sie daran, dass dies eine nicht isolierte Stromversorgung ist und wahrscheinlich an allen Punkten des Stromkreises tödliche Spannungen enthalten wird.

Es könnte funktionieren, aber es gibt einige große Probleme. Der wichtigste ist, dass, wenn Sie es so entwerfen, dass es über den gesamten Vin-Bereich funktioniert, viel Leistung durch den Widerstand und den Zenier bei maximalem Vin abgeführt werden kann. Es könnten mehrere Watt im Widerstand und ein Watt im Zenier sein. Außerdem müssen die Komponentenwerte alle angepasst werden, um für 3,3 V bei 100 mA zu funktionieren. Diese Probleme machen diese Art der Versorgung bei 100+ mA weniger attraktiv.
Außerdem, um näher darauf einzugehen, was jemand anderes gesagt hat: Eine Kappe hat eine bestimmte Impedanz bei 50/60 Hz. Stellen Sie sich diese Impedanz als Widerstand bei einer bestimmten Frequenz vor. Die beiden Kappen in der Schaltung bilden effektiv einen Spannungsteiler bei 50/60 Hz. Sie können den Ausgang dieses Spannungsteilers berechnen, indem Sie zuerst die Impedanz bei 50/60 Hz berechnen und dann die normale Spannungsteiler-Mathematik durchführen. Dies wird etwas komplexer, da Ihre Last parallel zur unteren Seite des V-Teilers liegt. Ich vereinfache die Dinge ziemlich stark, also empfehle ich Ihnen, dies zu simulieren (das habe ich getan).
@DavidKessner Ich sage nicht, dass es perfekt oder sogar nahezu perfekt ist. Ich biete es als Beispiel an, wie man einen Niederspannungs-Gleichstrom von einer Wechselstromquelle ohne Transformator erhält. Bei Hauptwechselstromversorgungen mit niedrigerer Spannung beginnt es ein wenig zu schwächeln. Für das Spannungsteiler-Bit können Sie die Brücke nicht vernachlässigen und eine einfache Spannungsteiler-Analogie verwenden - ich denke, ich werde es nächste Woche simulieren, es sei denn, Sie sind bereit, zu posten, was Sie haben, David?
Konvertieren von universellem Wechselstrom in 3,3 V Gleichstrom bei 0,1 A
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