小功率无变压器电源设计

事实上，如果负载电流只有几十毫安，则可以将输入交流电压转换为直流电压，而无需使用大型、昂贵且笨重的变压器。不带变压器的替代方案也更便宜、更轻并且占地面积更小。电源根据电路类型分为两类：电容式和电阻式。现在我们将了解每种类型电路的特性、如何评估所涉及电子元件的功率以及应采取哪些安全预防措施。

采用电源解决方案为低功率电路提供所需电源通常是有利的。
事实上，如果负载电流只有几十毫安，则可以将输入交流电压转换为直流电压，而无需使用大型、昂贵且笨重的变压器。不带变压器的替代方案也更便宜、更轻并且占地面积更小。电源根据电路类型分为两类：电容式和电阻式。现在我们将了解每种类型电路的特性、如何评估所涉及电子元件的功率以及应采取哪些安全预防措施。
无变压器电容电源
图 1 显示了无变压器电容电源的原理图。下面提供了可让您确定所需组件值的公式。交流电源电压的火线和中性线分别用L和N表示，而输出电压和电流分别用V OUT和I OUT表示。电阻器 R1 和 C1 的电抗均用于减少浪涌电流，浪涌电流可能会损坏组件。D2 是典型的硅二极管，其任务是对交流电压进行整流，而 D1 是齐纳二极管，提供稳定的参考电压。

 图 1：电容式无变压器电源（图片Microchip）

只要输出电流 I OUT 小于或等于输入电流 I IN，负载上的电压就保持恒定，其值可以计算为：

其中 V Z 是齐纳电压， V RMS 是输入交流电压的RMS 值， f 是其频率。I IN的值  应与负载功率需求相匹配，而其值应用于为每个组件选择正确的额定功率。输出电压 V OUT 的 计算公式如下：小功率无变压器电源设计其中 V D是 D 2 上的正向偏置电压 （对于常规硅二极管为 0.6–0.7 V）。对于 R 1，建议选择功率至少为理论值 P R1两倍的元件 给出：
电容器 C 1 的电压应至少为交流电源电压的两倍（例如，在美国为250 V），该电容器即此类电路的名称。二极管 D 1 的 功率应至少是由以下公式给出的理论值的两倍：小功率无变压器电源设计这同样适用于二极管 D 2的功率，其中现在可以使用恒压值 0.7 V 代替 V Z。对于 C 2，通常使用电解电容器，其电压至少是 V Z的两倍。
与基于变压器的解决方案相比，电容解决方案的主要优点在于减小了尺寸、重量和成本。与下一段中介绍的电阻型解决方案相比，该电路可以让您获得更高的效率水平。缺点是缺乏与交流输入电压的绝缘，并且成本比电阻解决方案更高。
无变压器电阻电源
同样，在无变压器电阻电源中， 只要 电流 I OUT 小于或等于输入电流 I IN ，输出电压 V OUT就保持恒定。但不同的是，现在仅通过电阻R 1来限制浪涌电流。输出电压 V OUT 可以使用与电容式电源相同的公式计算，而输入电流 I IN 现在可以通过应用以下公式获得：小功率无变压器电源设计
与前一种情况一样，所选组件的功率值必须至少是理论功率值的两倍，这可以通过应用欧姆定律计算（对于电阻器 R 1 为 P = R × I 2 ，对于电阻器 R 1 为 P = R × I 2 ，对于电阻器 R 1 为 P = R × I ，对于电阻器 R 1 为P  =  R × I  2  ， 对于二极管 D 1 和 D 2 )。电解电容器 C 2 的尺寸必须与电容情况相同。
与基于变压器的电路相比，电阻电源的优点是尺寸和重量更小，并且代表了的解决方案。然而，即使在这种情况下，交流电源也没有绝缘，效率也低于电容方案。