トランスレス電源：一般的な基本、動作、および要件の説明

一般に、電子製品には、DC電源がAC主電源電圧をDC電圧（多くの場合小さい）に変換できるようにする降圧トランスがあります。このプロセスでは、スイッチモードトランスを使用して、より高いACをより低いACに変換し、次に低電圧DCに変換します。このプロセスは長期的には十分ですが、製品の設計および製造時に大きなスペースが必要になるため、費用がかかり、かさばる可能性があります。したがって、検討する必要のある安価で優れた代替手段は、トランスレス電源です。スイッチモード電源であることに加えて、それはより安価でサイズが小さい。また、家電製品など幅広い電子部品にご利用いただけます。

トランスレス電源とは何ですか？

名前が示すように、変圧器のない電源回路は、主電源の高電圧交流から低DCを供給するときにインダクターや変圧器を使用しません。これは、高電圧コンデンサにAC一次電流（120Vまたは230V）を低電流レベル（12V、5V、または3V）に落とさせることによって機能します。

低いレベルは、接続された負荷または電子回路に対して最適な機能を保証するため、適しています。したがって、低電流（数ミリアンペアなど）を必要とする電気回路を使用する場合、またはマイクロプロセッサ回路で使用する場合は、回路用のトランスレス電源を入手する必要があります。

トランスレス回路には、突入電流の制限、供給電圧の分割、調整、および整流を含む動作原理があります。これについては、電源構造で説明します。

トランスレス電源の長所と短所

他の技術機器と同様に、トランスレス電源には長所と短所があります。

利点

• まず、安いです。
• 次に、混沌とした重量のあるトランスベースのアプリケーションとは対照的に、必要なスペースが少なくてすむため、かさばりません。
• また、低電力の電子部品にも使用できます。

短所

• まず、抵抗性トランスレス電源による過剰な熱放散により、最終出力電圧が低下するため、効率が低下します。
• 残念ながら、取得できる最大電流出力は約1アンペアです。動作に20Aまたは30Aを必要とする電流誘導負荷または抵抗負荷には適していません。
• この場合も、回路には入力電源からの絶縁がないため、処理が危険になります（出口と入口の間に絶縁がありません）。さらに、回路からのコンポーネントのわずかな破損または分離は、デバイス全体を破壊します。
• 最後に、セットアップと低出力は、安全装置や医療機器などのより複雑なシステムには適していません。

幸い、ここで説明したトランスレス電源回路の設計には、ブリッジ整流器の後にさまざまな安定化段階があります。このようにして、リスクは低くなります。

トランスレス電源回路図の概要

https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_power_supply#/media/File:Capacitive_Power_Supply.png

（トランスレス電源の回路図）

インダクタやトランスを使用せずに高AC電圧を低DC電圧に変換することで機能するトランスレス電源回路の回路図を上に示します。次のセクションでは、回路がどのように機能するかを説明します。

トランスレス電源の構造/設計

トランスレス電源回路を作成する前に実行する必要のあるいくつかの予防措置には、次のものがあります。

• 何よりもまず、質の高い知識と経験なしにAC入力電圧で作業することは非常に危険です。したがって、回路の取り扱いには細心の注意を払ってください。
• 次に、定格が1ワット以上（5w）のツェナーダイオードまたは抵抗を使用します。
• 第3に、ツェナーダイオードがない場合は、IC電圧レギュレーターを使用して電圧を調整できます。
• また、成人向けコンデンサを別のコンデンサと交換しないでください。もう一方のコンデンサが破裂するからです。
• さらに、安全上の理由から、成人向けコンデンサの前に、相線と直列に1アンペアのヒューズを使用できます。
• コンポーネントに十分な間隔を空けます。
• さらに、ショックを防ぐために、回路をオフにした場合でも、落下するコンデンサのポイントに触れないようにしてください。
• 最後になりましたが、製品がより多くの出力電流と出力電圧を必要とする場合は、異なる値の成人向けコンデンサを使用してください。

コンポーネント

トランスレス電源回路のコンポーネントには、次のものが含まれます。

• R1：1Ω抵抗、5W。
• R2：10Ω抵抗;ここでの負荷は10Ω以上である必要があります。
• R3：470kΩ抵抗、1W。
• R4：1Ω抵抗、5W。
• R5：200mAヒューズ。
• 電圧降下コンデンサ/成人向けコンデンサ（主成分）– 230V、400V、600Vの交流電流、またはそれ以上で利用可能。

（コンデンサの種類）。

• C1：33,000 – µF分極電解コンデンサ、25VL。
• C2およびC3：ポリエステル製の無極性コンデンサ≥400V、10 µF。
• D1：ダイオード1N4007。
• D2：12 V、3Wツェナーダイオード。
• D3からD13：1N4007。

理想的なトランスレス設計

1. コンデンサC1は、高電流を120Vまたは220Vの主電源から適切に低い出力DC負荷に低減します。したがって、C1からの1マイクロファラッドは、出力負荷に約50mAの電流を生成します。
2. R1抵抗は、回路を主入力から抜いたときにC1の高電圧の放電経路を提供します。これは、C1が120Vまたは220Vの高電圧を蓄積し、取り外した状態でプラグピンに触れると高電圧ショックを引き起こす可能性があるためです。 R1は高電圧を素早く放電します。
3. D1〜D4ダイオードは、低電流ACをC1から低電流DCに変換するブリッジ整流器として機能します。 C1は電圧を50mAに制限しませんが、電流を制限します。言い換えると、ブリッジ整流器の出力のDCは220Vのピーク値です。計算は次のとおりです。

220 x 1.41 =310V DC最終的には約310Vになり、ブリッジの出力は50mAになります。

4. ただし、310Vは、リレーで使用する場合を除いて、低電圧には高すぎます。したがって、正しいツェナーダイオード定格を使用して、310V DCを望ましい低レベル（24V、12Vなど）にシャントします。

（ツェナーダイオードの種類）

5. R2抵抗は電流制限抵抗です。 C1は電流リミッターとして機能しますが、入力ACを回路に瞬時に適用すると、C1は数ミリ秒で短絡として機能します。スイッチがオンになっている数ミリ秒で、220Vの高AC電圧入力が電源回路に入ります。残念ながら、高電圧レベルはDC出力負荷を破壊する可能性があります。

この状況に対処するためのより良い方法は、NTCを導入することです。ただし、この場合、リミッターとしてR2を使用します。

フィルタコンデンサはC2です。主に、最初に修正したブリッジからの100HzのリップルをよりクリーンなDCに平滑化することによって機能します。

トランスレス電源のタイプ

トランスレス電源には主に2つのタイプがあり、詳細に説明します。

例は次のとおりです。

1. 抵抗性トランスレス電源

抵抗電源では、電圧降下抵抗の両端に抵抗を使用して、エネルギーの形で熱を減らします。熱の減少により、過剰電流を制限する抵抗があります。一般的に、電圧降下抵抗器は熱電力を払いのけます。

注意点–ほとんどの場合、定格電力が2倍の抵抗を使用するアプリケーションがいくつかあります。これは、他のタイプのトランスレス電源と比較して、より多くのエネルギーを消費するためです。

2. 容量性トランスレス電源

2番目のタイプの容量性電源は、低電力損失で動作し、熱を放散するため、より効率的になります。

構造;ここで、成人向けコンデンサは、230V、400V、および600Vの直列接続があります。次に、主電源は降下コンデンサとして機能し、電圧を降下させるように機能します。

抵抗性と容量性のトランスレス電源の違い

主に、2つのタイプが異なります。電圧降下抵抗器が過剰な電圧を降下させるため、容量性電源回路のエネルギー損失と熱放散はゼロになります。逆に、抵抗タイプは、電圧降下抵抗の両端の熱として余分なエネルギーを放散します。

トランスレス電源12v

上の図を使用して、この3番目のタイプであるトランスレス電源12Vについて説明します。

行動原理;ツェナーダイオード、ブリッジ整流器、コンデンサ、抵抗を使用して、220Vの主AC電圧を12DC電圧に変換します。

• C1は、上昇したAC電圧を低下させる成人向けコンデンサとして機能します。
• ブリッジ整流ダイオードであるD1、D2、D3、およびD4は、整流によって交流（AC）を直流（DC）に変換します。 AC信号のピークRMSにより、整流により230VACが高310VDCに変換されます。
• 第3に、C2コンデンサは、DC電圧が取得したリップルを取り除きます。
• 次に、R1抵抗は、回路をオフにしたときに発生する蓄積電流を消去します。一方、突入電流制限に使用されるR2抵抗は、過剰な電流の流れを制限します。
• さらに、ツェナーダイオードはピーク逆電圧を除去し、次に安定化して出力DC電圧を必要な12Vに調整します。
• 動作しているかどうかを確認するには、LEDを回路に接続します。
• 最後に、損傷や感電を防ぐために、回路全体を耐衝撃性の素材で囲みます。さらに、電源の入力に小さな絶縁トランスを接続して、主AC電源から絶縁することができます。

6. トランスレス電源アプリケーション

多くの場合、トランスレス電源は、次のような低コストで低電力の電子部品にさまざまな用途があります。

• アナログ-デジタルコンバーター
• 電気通信のシステム
• デジタル通信システム
• レギュレータおよび分圧回路の回路
• 電子玩具
• モバイル充電器、
• LED電球、および

（電圧12Vおよび24V用の白色LEDストリップ、調整可能）

• 緊急ライト。

結論

要約すると、トランスレス電源回路は、トランスベースの電源の確実な代替品です。かさばり、コスト、サイズの面でです。低電流を生成するにもかかわらず、トランスレス回路は、より低い電圧のニーズを持つ電化製品に利益をもたらしました。

手順に仕様があるので、DIYの瞬間には特別な注意を払うのが最善です。この記事を読むと、あなたを啓発し、必要なステップを強調するでしょう。ただし、保留中の質問や考えがある場合は、お気軽にお問い合わせください。あなたのニーズへの解決策は、技術の世界への解決策です。