Почему этот адаптер питания без трансформатора?

Я видел зарядное устройство, которое преобразует 220 В переменного тока в 6 В постоянного тока без трансформатора.

Теперь мне интересно, почему многие (если не все) адаптеры питания используют трансформатор, это эффективность или дрейф с течением времени?

Обновление: эта схема находится внутри этого факела

Блок питания, который вы нашли в этом устройстве, относится к типу емкостных пипеток . (Подробнее в статье в Википедии " Емкостное питание ".)

Основная причина, почему вы не видите этот тип блока питания, часто проста: это небезопасно . Это связано с тем, что одна часть источника переменного тока должна быть подключена непосредственно к цепи. В идеале это должна быть нейтральная ветвь, но это трудно гарантировать - плохо подключенные розетки или неполяризованные вилки могут привести к тому, что часть цепи будет запитана горячей ветвью источника переменного тока.

Это емкостный источник питания, как говорили другие, но я собираюсь немного по-другому взглянуть на безопасность ...

Если он встроен прямо в горелку так, что никакая часть горелки или зарядной цепи недоступна без использования инструмента (например, аккумулятор, светодиоды, выключатель и т. Д.), Все это запечатано в пластиковую коробку с подходящим входом в сеть. для зарядки то это просто отлично и совершенно безопасно. Проблема возникает только тогда, когда вы пытаетесь предоставить средство для подключения такой вещи к внешнему миру, например, для обеспечения 10 мА или около того для подзарядки аккумулятора в аварийной горелке, такие вещи очень и очень стандартны.

Зеленая вещь - это резистор, в основном там для ограничения тока, потребляемого быстрыми пиками, когда крышка не очень хорошая, большая часть напряжения падает на конденсатор, поэтому рассеивается небольшая мощность, но коэффициент мощности ужасен.

Есть несколько мест, где расстояние между складками выглядит немного подозрительным, но кроме этого, я видел намного хуже.

В большинстве стран требуется, чтобы устройства не пропускали какой-либо значительный ток между любым из проводов сетевого питания и любой незащищенной металлической поверхностью, даже если между подводящими проводами и этой поверхностью приложена значительная разность потенциалов (например, 1000 вольт).

Существует три способа, которыми устройства могут удовлетворить это требование:

1. Не имейте никакой связи между чем-либо, что использует электричество, и любой открытой металлической поверхностью.

2. Для устройств, которым требуется совсем небольшое количество энергии, подключайте сеть только через устройства, которые не пропустят большой ток ни при каких условиях. Такой подход может быть осуществим для ЖК-часов, которые требуют только 10 мкА, но далеко не пригодны для практического применения.

3. Преобразуйте электричество в какую-то другую форму энергии, а затем преобразуйте ее обратно в электричество. В случаях, требующих крайней изоляции, можно использовать двигатель с питанием от сети (который преобразует электричество в движущееся магнитное поле, которое затем вращает вал), подключенный через непроводящий вал к генератору (который использует вращающийся вал для генерации движущегося магнитного поля). поле, которое оно затем будет использовать для производства электроэнергии). Трансформатор является более дешевой альтернативой, в которой отсутствуют две средние ступени преобразования и, таким образом, избегаются связанные с ними потери преобразования.

Подход № 1 является самым дешевым, когда это практично. Подход № 2 очень редко практичен. Многие устройства не могут использовать # 1 или # 2, и, следовательно, реализовать # 3. Трансформеры - не единственный способ достичь третьего места, но они часто дешевле и практичнее, чем любая другая альтернатива.

Речь идет об эффективности и стоимости. Тенденция в электронной промышленности для устройств управления питанием заключается в том, чтобы по возможности избавиться от трансформаторов (а вместе с ними - меди и ее веса). То, как они делают это законно, - это класс схем, обычно называемых импульсными источниками питания (SMPS) и преобразователями.

В схемах с переключаемым режимом генератор (обычно прямоугольный, с частотами в диапазоне от? 20 кГц до низких МГц в некоторых случаях) управляет включением / выключением, обычно MOSFET, который управляет элементом накопления энергии, т.е. Индуктор или конденсатор, в зависимости от топологии схемы, и их несколько, как вы узнаете в своем курсе ЕЭК, если и когда вы будете изучать введение в области силовой электроники.

Надеюсь, зарядное устройство, которое вы видели, является, скорее всего, примером пониженного преобразователя ACDC. (Если это не так, глубоко шесть.) Есть также преобразователи ACAC и DCDC. Если они повышают первичное напряжение, они повышающими преобразователями. Если они уходят в отставку от основного, они бакс преобразователи . Чтобы не отставать, существуют также повышающие преобразователи, которые, например, используются для продления срока службы батарей в цепях с питанием от батарей, когда напряжение батареи достигает уровня ниже необходимого напряжения питания. (Я мало что слышал о буст-конвертерах, но не удивлюсь, если у них есть какие-то приложения).

$R_{ds(ON)}$

Поскольку в цепях питания с переключаемым режимом присутствует много энергии, и, поскольку они работают в пределах, близких к допустимым отклонениям компонентов, они имеют тенденцию с течением времени дрейфовать (для чипов, посмотрите на электромиграцию и "физику отказ "). Высокая энергия - это то, что делает эти схемы опасными для работы. Из-за этих требований разработчики используют компоненты класса мощности, и они стоят дороже, но надежнее, чем ваш обычный пассивный компонент.

Многие производители полупроводниковых приборов изготавливают микросхемы для управления питанием и батареями, а теперь и чипы для сбора энергии, и, как правило, имеют очень хорошую техническую литературу по этому вопросу, так что начните исследовать.

Добро пожаловать в мир силовой электроники.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Печатная плата, которую вы показали, - это способ не делать этого. Если я правильно прочитал плату, большой зеленый компонент, скорее всего, представляет собой мощный проволочный резистор большой мощности, который понижает напряжение и ограничивает ток от напряжения сети, а затем выпрямляет это напряжение переменного тока и сглаживает его. с колоссальным большим конденсатором (оранжево-красный компонент). Он будет работать, пока резистор не выйдет из строя. Если он выйдет из строя из-за разомкнутой цепи, зарядное устройство не будет работать, но если оно выйдет из строя из-за короткого замыкания, оно разрядит выпрямительные диоды и конденсатор. Это не безопасная схема. Возьмите его обратно и получите возмещение, если можете, или выбросьте, пока кто-нибудь не пострадал. (Или используйте его для деталей в некритических проектах :-) - компоненты, вероятно, будут дешевыми и низкого качества.)

И для безопасности, и потому, что более практично получить (скажем) 5V @ 2.1A с небольшим запасом обратной связи. Емкостный источник питания должен был бы потреблять огромное ВА, чтобы вывести относительно небольшое количество энергии.

Слаботочное зарядное устройство может быть выполнено так, чтобы соединения аккумулятора были изолированы от пользователя, в то время как адаптер питания будет иметь шнур, а устройство может иметь незащищенный металл, порты и т. Д. Если пользователь подвергается прямому подключению к сети, он может быть поражен электрическим током.

Этот блок питания не имеет трансформатора, потому что производитель старается выжать каждую копейку из продукта, снизив затраты. Подобные источники питания обсуждались ранее , когда пользователь сообщал о получении удара током от устройства. Теперь ваше устройство выглядит лучше изолированным, только маленький красный светодиод и переключатель находятся под напряжением сети, когда торчат из корпуса.

Я бы не слишком волновался, но держал бы руки как можно дальше от светодиода и выключателя, пока горелка заряжается.

Эти емкостные дропперы часто показывают на канале Big Clive на YouTube, где он обсуждает, как они работают, и проблемы с ними. Как говорит сумерки, существует прямое подключение к сети. Некоторые схемы становятся еще более захватывающими, если подключить однополюсный переключатель к входу и использовать неполяризованное подключение к сети, так что у вас есть 50/50 шанс на то, что вы будете в режиме реального времени или в нейтральном положении, что делает устройство при потенциале сети, пока он выключен!

https://www.youtube.com/watch?v=QwqFkelUs_g показывает горелку с емкостным дроппером и USB-портом с потенциалом сети. Очень волнующе!