この投稿では、4つの簡単に構築できるコンパクトでシンプルなトランスレス電源回路について説明します。ここに示すすべての回路は、入力AC主電源電圧を降圧するための容量性リアクタンス理論を使用して構築されています。ここに示されているすべてのデザインは独立して機能します 変圧器なし、または変圧器なし 。

トランスレス電源のコンセプト

名前が定義するように、トランスレス電源回路は、トランスやインダクタを使用せずに、主電源の高電圧ACから低DCを提供します。

これは、高電圧コンデンサを使用して、接続された電子回路または負荷に適している可能性のある必要な低いレベルに主AC電流を下げることによって機能します。

このコンデンサの電圧仕様は、コンデンサの安全な機能を確保するために、RMSピーク電圧定格がAC主電源電圧のピークよりもはるかに高くなるように選択されています。通常使用されるトランスレス電源回路のコンデンサの例を以下に示します。

このコンデンサは、主入力の1つ、できればACの位相線と直列に適用されます。

主電源ACがこのコンデンサに入ると、コンデンサの値に応じて、コンデンサのリアクタンス動作し、コンデンサの値で指定されているように、主電源のAC電流が所定のレベルを超えないように制限します。

ただし、電流は制限されていますが、電圧は制限されていません。したがって、トランスレス電源の整流出力を測定すると、電圧は主電源ACのピーク値に等しいことがわかります。それは約310Vです、そしてこれはどんな新しい愛好家にとっても憂慮すべきことかもしれません。

ただし、コンデンサによって電流が十分に低下する可能性があるため、ブリッジ整流器の出力にツェナーダイオードを使用することで、この高いピーク電圧に簡単に対処して安定させることができます。

ザ・ツェナーダイオードのワット数コンデンサからの許容電流レベルに応じて適切に選択する必要があります。

注意：投稿の最後にある注意警告メッセージをお読みください

トランスレス電源回路を使用する利点

このアイデアは安価ですが、操作に低電力を必要とするアプリケーションには非常に効果的です。

で変圧器を使用する DC電源おそらくかなり一般的であり、それに関して多くのことを聞いています。

“検流計はどのような目的で使用されますか？ ”

ただし、トランスを使用することの欠点の1つは、ユニットをコンパクトにできないことです。

回路アプリケーションの現在の要件が低い場合でも、重くてかさばる変圧器を含める必要があるため、非常に面倒で面倒です。

ここで説明するトランスレス電源回路は、100mA未満の電流を必要とするアプリケーションの通常のトランスを非常に効率的に置き換えます。

ここに高電圧金属化コンデンサは主電源の必要な降圧のための入力で使用され、前の回路は降圧されたAC電圧をDCに変換するための単なるブリッジ構成にすぎません。

上の図に示されている回路は古典的なデザインであり、 12ボルトのDC電源ほとんどの電子回路のソース。

ただし、上記の設計の利点について説明したので、この概念に含まれる可能性のあるいくつかの重大な欠点に焦点を当てる価値があります。

トランスレス電源回路のデメリット

まず、回路は大電流出力を生成できませんが、それはほとんどのアプリケーションで問題になりません。

確かに考慮が必要なもう1つの欠点は、この概念が回路を危険なAC主電位から分離しないことです。

この欠点は、出力または金属製キャビネットを終端した設計に深刻な影響を与える可能性がありますが、すべてが非導電性ハウジングで覆われているユニットには関係ありません。

したがって、新しい愛好家は、電気的な損傷を避けるために、この回路を非常に注意深く使用する必要があります。最後になりましたが、上記の回路は電圧サージ電源回路および電源回路自体に重大な損傷を与える可能性があります。

ただし、提案されている単純なトランスレス電源回路設計では、ブリッジ整流器の後にさまざまなタイプの安定化ステージを導入することで、この欠点に合理的に対処しています。

このコンデンサは瞬間的な高電圧サージを接地するため、関連する電子機器を効率的に保護します。

回路のしくみ

このトランスフォームレス電源の動作は、次の点で理解できます。

主電源AC主電源入力がオンになっている場合、コンデンサC1ブロック主電源電流のエントリであり、C1のリアクタンス値によって決定されるより低いレベルに制限されます。ここでは、おおよそ50mA程度と想定できます。
ただし、電圧は制限されていないため、220V全体または入力にあるものはすべて、後続のブリッジ整流器ステージに到達できます。
ザ・ブリッジ整流器 AC波形のRMSからピークへの変換により、この220VCをより高い310VDCに整流します。
この 310VDCは瞬時に低レベルDCに低減されます次のツェナーダイオードステージによって、ツェナー値にシャントされます。 12Vツェナーを使用すると、これは12Vになります。
C2は最終的に、リップルのある12VDCを比較的クリーンな12VDCにフィルタリングします。

1）基本的なトランスレス設計

上記の回路で使用されている各部品の機能をより詳細に理解してみましょう。

コンデンサC1は、出力DC負荷に合わせて、220Vまたは120Vの主電源からの高電流を目的の低レベルに低減するため、回路の最も重要な部分になります。経験則として、このコンデンサからのすべてのマイクロファラッドは、出力負荷に約50mAの電流を供給します。これは、2uFが100mAなどを提供することを意味します。より正確に計算を学びたい場合は、この記事を参照してください。
抵抗R1は、回路が主入力から抜かれるたびに、高電圧コンデンサC1の放電経路を提供するために使用されます。なぜなら、C1は、主電源から切り離されたときに220 Vの主電源電位を保存する機能があり、プラグピンに触れた人に高電圧ショックを与える危険性があるためです。 R1はC1をすばやく放電し、そのような事故を防ぎます。
ダイオードD1〜D4は、C1コンデンサからの低電流ACを低電流DCに変換するためのブリッジ整流器のように機能します。コンデンサC1は電流を50mAに制限しますが、電圧は制限しません。これは、ブリッジ整流器の出力のDCが220 VACのピーク値であることを意味します。これは次のように計算できます。 220 x 1.41 = 310 V DC 約。したがって、ブリッジの出力には310 V、50mAがあります。
ただし、310V DCは、リレー以外の低電圧デバイスには高すぎる可能性があります。したがって、適切に評価されたツェナーダイオードは、負荷仕様に応じて、310V DCを12V、5 V、24Vなどの望ましい低い値にシャントするために使用されます。
抵抗R2はとして使用されます電流制限抵抗。電流を制限するためにC1がすでに存在するのに、なぜR2が必要なのかを感じるかもしれません。これは、瞬時電源スイッチのオン期間中、つまり入力ACが最初に回路に適用されたとき、コンデンサC1が数ミリ秒の間短絡のように機能するためです。スイッチオン期間のこれらの最初の数ミリ秒は、AC 220 Vの高電流全体が回路に入るのを許可します。これは、出力の脆弱なDC負荷を破壊するのに十分な場合があります。これを防ぐために、R2を導入します。ただし、より良いオプションは、 NTC R2の代わりに。
C2はフィルタコンデンサ、整流されたブリッジからよりクリーンなDCへの100Hzのリップルを滑らかにします。図には高電圧の10uF250Vコンデンサが示されていますが、ツェナーダイオードがあるため、220uF / 50Vに簡単に交換できます。

上記で説明した単純なトランスレス電源のPCBレイアウトを次の画像に示します。 PCBのメイン入力側にもMOV用のスペースを含めていることに注意してください。

LEDデコレーションライトアプリケーションの回路例

次のトランスレスまたは容量性電源回路は、小さなLED電球やLEDストリングライトなどのマイナーなLED回路を安全に照らすためのLEDランプ回路として使用できます。

アイデアはJayesh氏によって要求されました：

要件仕様

ストリングは、約2フィートの距離にある3ボルトの約65〜68個のLEDで構成されています、、、このような6本のストリングをロープでつなぎ合わせて1本のストリングを作成し、電球の配置が4インチになるようにします。最終ロープで。つまり、最終ロープの390〜408個のLED電球すべてに適用されます。
だから私に動作するための最良のドライバー回路を提案してください
1）65-68文字列の1つの文字列。
または
2）一緒に6本の紐の完全なロープ。
3本の紐の別のロープがあります。紐は約2フィートの距離にある3ボルトの約65〜68個のLEDで構成されています。このような3本の紐をロープでつなぎ合わせて1本の紐にし、電球の配置を調整します。最終ロープで4インチになるように。つまり、最終ロープの195〜204個のLED電球すべてに渡ります。
だから私に動作するための最良のドライバー回路を提案してください
1）65-68文字列の1つの文字列。
または
2）3本の紐を合わせてロープを完成させます。
サージプロテクタを備えた最高の堅牢な回路を提案し、回路を保護するために接続する追加のものをアドバイスしてください。
また、回路図は、この分野の技術者ではないため、必要な値が含まれていることを確認してください。

回路設計

以下に示すドライバ回路は、駆動に適しています LED電球ストリング 100個未満のLED（220V入力用）、各LEDの定格は20mA、3.3V 5mm LED：

ここで、入力コンデンサ0.33uF / 400Vは、LEDストリングに供給される電流の量を決定します。この例では、約17mAになります。これは、選択したLEDストリングにほぼ適しています。

単一のドライバーをより多くの同様の60 / 70LEDストリングに並列に使用する場合、LEDの最適な照明を維持するために、前述のコンデンサーの値を比例して増やすことができます。

したがって、並列の2つのストリングの場合、必要な値は0.68uF / 400Vになり、3つのストリングの場合は1uF / 400Vに置き換えることができます。同様に、4つのストリングの場合、これを1.33uF / 400Vにアップグレードする必要があります。

重要：設計に制限抵抗を示していませんが、安全性を高めるために、各LEDストリングと直列に33オームの2ワット抵抗を含めることをお勧めします。これは、個々の文字列と直列のどこにでも挿入できます。

警告：この記事で言及されているすべての回路は主電源ACから分離されていないため、回路内のすべてのセクションは主電源ACに接続されているときに触れると非常に危険です........

2）電圧安定化トランスレス電源へのアップグレード

ここで、通常の容量性電源が、ほとんどすべての標準的な電子負荷および回路に適用可能なサージフリー電圧安定化または可変電圧トランスレス電源にどのように変換されるかを見てみましょう。アイデアはチャンダン・メイティ氏から依頼されました。

技術仕様

あなたが覚えているなら、私はあなたのブログでコメントで以前にあなたに連絡しました。

トランスレス回路は本当に良いです、そして私はそれらのいくつかをテストし、20W、30WのLEDを実行しました。今、私はいくつかのコントローラー、FAN、LEDを一緒に追加しようとしているので、二重電源が必要です。

大まかな仕様は次のとおりです。

定格電流300mAP1 = 3.3-5V 300mA（コントローラーなど）P2 = 12-40V（またはそれ以上の範囲）、300mA（LED用）
前述のように2番目の回路を使用することを考えましたhttps://homemade-circuits.com/2012/08/high-current-transformerless-power.html

しかし、余分なコンデンサを使用せずに3.3Vを取得する方法を凍結することはできません。 1.最初の回路の出力から2番目の回路を配置できますか？ 2.または、コンデンサの後に3.3〜5Vを取得するために、最初のトライアックと並列に配置される2番目のトライアックブリッジ

よろしくお願いします。

ありがとう、

デザイン

上に示した電圧制御回路のさまざまなステージで使用されるさまざまなコンポーネントの機能は、次の点から理解できます。

主電源電圧は4つの1N4007ダイオードによって整流され、10uF / 400Vコンデンサによってフィルタリングされます。

10uF / 400Vの両端の出力は、主電源から得られるピーク整流電圧である約310Vに達します。

TIP122のベースに構成された分圧器ネットワークは、この電圧が期待されるレベルまで、または電源出力全体で必要に応じて確実に低減されるようにします。

使用することもできます MJE13005 安全性を高めるためにTIP122の代わりに。

12Vが必要な場合は、TIP122のエミッター/グラウンド全体でこれを実現するように10Kポットを設定できます。

220uF / 50Vのコンデンサは、スイッチをオンにしている間、ベースを一時的にゼロ電圧にして、スイッチをオフに保ち、最初のサージの突入から安全に保つことを保証します。

インダクタはさらに、スイッチのオン期間中にコイルが高抵抗を提供し、回路内に入る突入電流を停止して、回路への損傷の可能性を防ぎます。

5Vまたはその他の接続された降圧電圧を達成するために、示されている7805ICなどの電圧レギュレータを使用して同じことを達成することができます。

回路図

MOSFET制御の使用

エミッタフォロワを使用する上記の回路は、 MOSFETソースフォロワ電源、BC547トランジスタを使用した補助電流制御ステージとともに。

完全な回路図を以下に示します。

サージ保護のビデオ証明

3）ゼロクロッシングトランスレス電源回路

3番目の興味深い点は、主電源スイッチの突入サージ電流から完全に安全にするために、容量性トランスレス電源のゼロ交差検出の重要性を説明しています。このアイデアはフランシス氏によって提案されました。

技術仕様

私はあなたのサイトで変圧器の少ない電源に関する記事を非常に興味深く読んでいますが、正しく理解していれば、主な問題はスイッチオン時に回路に突入電流が発生する可能性があることです。これはスイッチオンが原因です。サイクルがゼロボルト（ゼロ交差）のときに常に発生するとは限りません。

“初心者のための埋め込まれたcチュートリアル ”

私はエレクトロニクスの初心者であり、知識と実務経験は非常に限られていますが、ゼロクロッシングを実装すれば問題を解決できるのであれば、ゼロクロッシングのオプトトライアックなどのゼロクロッシングコンポーネントを使用して制御してみませんか。

Optotriacの入力側は低電力であるため、低電力抵抗を使用してOptotiac動作の主電源電圧を下げることができます。したがって、オプトトライアックの入力にはコンデンサは使用されません。コンデンサは出力側に接続されており、ゼロ交差でオンになるトライアックによってオンになります。

これが当てはまる場合、オプトトライアックは別のより高い電流および/または電圧のトライアックを問題なく動作させることができるため、高電流要件の問題も解決します。コンデンサに接続されたDC回路には、突入電流の問題はもうありません。

あなたの実際的な意見を知って、私のメールを読んでくれてありがとう。

よろしく、
フランシス

デザイン

上記の提案で正しく指摘されているように、AC入力はゼロクロッシングコントロール容量性トランスレス電源のサージ電流突入の主な原因となる可能性があります。

今日、洗練されたトライアックドライバーオプトアイソレーターの出現により、ゼロクロッシング制御でACメインを切り替えることはもはや複雑な問題ではなく、これらのユニットを使用して簡単に実装できます。

MOCxxxxオプトカプラーについて

MOCシリーズのトライアックドライバーはオプトカプラーの形で提供され、この点のスペシャリストであり、ゼロ交差の検出と制御を通じてACメインを制御するために任意のトライアックで使用できます。

MOCシリーズトライアックドライバには、MOC3041、MOC3042、MOC3043などが含まれます。これらはすべて、電圧速度とのわずかな違いを除いて、パフォーマンス特性とほぼ同じであり、これらのいずれも、容量性電源で提案されているサージ制御アプリケーションに使用できます。

ゼロクロッシングの検出と実行はすべてこれらのオプトドライバーユニットで内部的に処理され、統合トライアック回路の意図されたゼロクロッシング制御された発火を目撃するためにパワートライアックを構成するだけで済みます。

ゼロクロッシング制御の概念を使用してサージフリートライアックトランスレス電源回路を調査する前に、ゼロクロッシングとその関連機能について簡単に理解しましょう。

AC電源のゼロクロッシングとは

AC主電源電位は、極性がゼロから最大に、またはその逆に変化するにつれて上昇および下降する電圧サイクルで構成されていることがわかっています。たとえば、220Vの主電源ACでは、電圧が0から+ 310Vピークに切り替わり、ゼロに戻ってから、0から-310Vに下向きに転送し、ゼロに戻ります。これは、50 HzACを構成する1秒間に50回連続して続きます。サイクル。

主電源電圧がサイクルの瞬間的なピークに近い場合、つまり220V（220Vの場合）の主電源入力に近い場合、電圧と電流の点で最も強いゾーンにあり、この間に容量性電源がオンになっている場合瞬時に、220V全体が電源と関連する脆弱なDC負荷を突破すると予想されます。その結果、このような電源ユニットで通常見られるものになる可能性があります。これは、接続された負荷の瞬時の燃焼です。

上記の結果は、容量性トランスレス電源でのみ一般的に見られる可能性があります。これは、コンデンサが電源電圧にさらされたときにほんの一瞬の短絡のように動作する特性を持ち、その後充電されて正しい指定出力レベルに調整されるためです。

主電源のゼロ交差の問題に戻ると、主電源が位相サイクルのゼロラインに近づいているか交差している逆の状況では、電流と電圧の点で最も弱いゾーンにあると見なすことができ、ガジェットはすべてオンになっていますこの瞬間、完全に安全で、サージの突入がないことが期待できます。

したがって、AC入力がゼロ相を通過している状況で容量性電源をオンにすると、電源からの出力は安全でサージ電流がないことが期待できます。

使い方

上に示した回路は、トライアックオプトアイソレータドライバMOC3041を利用しており、電源をオンにすると、AC相の最初のゼロ交差時にのみ接続されたトライアックを起動して開始し、ACをオンにしたままにするように構成されています。通常、電源がオフになり、再びオンになるまでの残りの期間。

この図を参照すると、手順を実行するために、小さな6ピンMOC 3041ICがトライアックにどのように接続されているかがわかります。

トライアックへの入力は、高電圧の電流制限コンデンサ105 / 400Vを介して適用されます。負荷は、LEDである可能性のある目的の負荷に純粋なDCを実現するために、ブリッジ整流器構成を介して電源のもう一方の端に接続されていることがわかります。。

サージ電流の制御方法

電源がオンになると、最初はトライアックがオフのままになり（ゲートドライブがないため）、ブリッジネットワークに接続されている負荷もオフになります。

105 / 400Vコンデンサの出力から得られる給電電圧は、オプトICのピン1/2を介して内部IRLEDに到達します。この入力は、LED IRライト応答を参照して内部で監視および処理されます。供給されたACサイクルがゼロ交差点に到達することが検出されるとすぐに、内部スイッチが即座に切り替えてトライアックを起動し、システムのスイッチをオンに保ちます。ユニットが再びオフとオンに切り替わるまでの残りの期間。

上記の設定では、電源がオンになるたびに、MOCオプトアイソレータトライアックは、ACメインがその位相のゼロラインを横切る期間にのみトライアックが開始されるようにします。これにより、負荷が完全に安全に保たれます。急いで危険なサージから解放されます。

上記の設計の改善

ここでは、ゼロ交差検出器、サージサプレッサー、電圧レギュレーターを備えた包括的な容量性電源回路について説明します。このアイデアは、Chamy氏から提出されました。

ゼロ交差検出を備えた改良された容量性電源回路の設計

こんにちはスワガタム。

これは、電圧安定器を備えた私のゼロクロッシング、サージ保護された容量性電源の設計です。私は私の疑問をすべてリストしようとします。
（これはコンデンサーにとって高価になることを私は知っていますが、これはテスト目的のためだけです）

1-より多くの電流に対応するためにBT136をBTA06に変更する必要があるかどうかはわかりません。

2-Q1（TIP31C）は最大100Vしか処理できません。たぶん、2SC4381のように200V 2-3Aトランジスタに変更する必要がありますか？

3-R6（200R 5W）、私はこの抵抗器がかなり小さいことを知っています、そしてそれは私の
障害、私は実際に1kの抵抗器を置きたかったのですが、200R5Wで
それが機能する抵抗器？

4-一部の抵抗器は、110V対応にするために推奨事項に従って変更されています.10Kのものをもっと小さくする必要があるかもしれませんか？

それを正しく動作させる方法を知っているなら、私はそれを修正することをとても嬉しく思います。それが動作するなら、私はそれのためにPCBを作ることができ、あなたはそれをあなたのページに公開することができます（もちろん無料です）。

時間を割いて、私の故障回路をいっぱい見てくれてありがとう。

良い一日を。

チャミー

デザインの評価

こんにちはチャミー、

あなたの回路は私には大丈夫に見えます。これがあなたの質問に対する答えです：

1）はいBT136はより高い定格のトライアックと交換する必要があります。
2）TIP31は、TIP142などのダーリントントランジスタと交換する必要があります。そうしないと、正しく動作しない可能性があります。
3）ダーリントンを使用する場合、ベース抵抗の値が高くなる可能性があります。1K/ 2ワットの抵抗でも問題ありません。
ただし、デザイン自体はやり過ぎのように見えますが、はるかに単純なバージョンを以下に示します。 https://homemade-circuits.com/2016/07/scr-shunt-for-protecting-capacitive-led.html
よろしく

スワガタム

参照：

ゼロクロッシング回路

4）IC555を使用したトランスレス電源の切り替え

この4番目のシンプルでスマートなソリューションは、IC 555を単安定モードで使用して実装され、ゼロクロッシングスイッチング回路の概念を介してトランスフォーマーレス電源のラッシュサージを制御します。主電源からの入力電力は、 AC信号の交差がゼロであるため、サージの突入の可能性が排除されます。このアイデアは、このブログの熱心な読者の1人によって提案されました。

技術仕様

ゼロクロストランスフォーマーレス回路は、60/50ヘルツサイクルの0ポイントまでターンオンを許可しないことにより、初期突入電流を防ぐために機能しますか？

安価で10.00インドルピー未満で、この機能が組み込まれている多くのソリッドステートリレー。

また、この設計で20ワットのLEDを駆動したいのですが、どのくらいの電流またはどのくらいの高温のコンデンサが得られるかはわかりません。LEDが直列または並列に配線されている方法に依存すると思いますが、コンデンサのサイズが5アンペアまたは125ufになるとしましょう。コンデンサが熱くなり、吹き飛ばされますか？

“電気モーターのソフトスタート ”

コンデンサの仕様をどのように読み取って、消費できるエネルギー量を決定するのでしょうか。

上記のリクエストにより、IC 555ベースのゼロクロッシングスイッチングコンセプトを組み込んだ関連設計を探すようになり、サージ突入の可能性をすべて確実に排除するために使用できる次の優れたトランスレス電源回路に出会いました。

ゼロクロッシングスイッチングとは：

提案されているサージのないトランスレス回路を調査する前に、まずこの概念を学ぶことが重要です。

AC主電源信号の正弦波がどのように見えるかは誰もが知っています。この正弦波信号はゼロ電位マークから始まり、指数関数的または徐々にピーク電圧（220または120）ポイントまで上昇し、そこから指数関数的にゼロ電位マークに戻ることがわかっています。

この正のサイクルの後、波形はディップして上記のサイクルを繰り返しますが、再びゼロマークに戻るまで負の方向になります。

上記の操作は、メインユーティリティの仕様に応じて、1秒間に約50〜60回発生します。
この波形が回路に入るものであるため、ゼロ以外の波形の任意のポイントは、波形に含まれる大電流のためにスイッチオンサージの潜在的な危険性を示します。

ただし、ゼロ交差中に負荷がスイッチONに直面した場合、上記の状況は回避できます。その後、指数関数的な上昇が負荷に脅威を与えることはありません。

これはまさに私たちが提案された回路に実装しようとしたものです。

回路動作

以下の回路図を参照すると、4つの1N4007ダイオードが標準のブリッジ整流器構成を形成し、カソード接合部がライン全体に100Hzのリップルを生成します。
上記の100Hz周波数は、分圧器（47k / 20K）を使用してドロップされ、IC555の正のレールに適用されます。この線全体で、電位はD1とC1を使用して適切に調整およびフィルタリングされます。

上記の電位は、100k抵抗を介してベースQ1にも印加されます。

IC 555は単安定MVとして構成されています。つまり、ピン＃2が接地されるたびに出力がハイになります。

AC主電源が（+）0.6Vを超えている間、Q1はオフのままですが、AC波形がゼロマークに達するとすぐに、つまり（+）0.6 Vを下回ると、Q1は接地ピン＃をオンにします。 ICの2とICピン＃3の正の出力をレンダリングします。

ICの出力はSCRと負荷をオンにし、MMVタイミングが経過するまでオンのままにして、新しいサイクルを開始します。

単安定のON時間は、1Mプリセットを変更することで設定できます。

オン時間が長くなると、負荷への電流が増え、LEDの場合は明るくなり、その逆も同様です。

したがって、このIC 555ベースのトランスレス電源回路のスイッチオン条件は、ACがゼロに近い場合にのみ制限されます。これにより、負荷または回路がオンになるたびにサージ電圧が発生しなくなります。