Что такое бестрансформаторный конденсаторный блок питания?
Конденсаторный (или «с гасящим конденсатором») бестрансформаторный блок питания использует реактивное сопротивление плёночного конденсатора класса X, включённого последовательно с сетью переменного тока, чтобы ограничить ток до небольшой низковольтной нагрузки — обычно нескольких миллиампер для светодиодного индикатора, микроконтроллера или катушки реле. Поскольку конденсатор накапливает и отдаёт энергию, а не рассеивает её, как резистор, такая схема получается компактной и почти не греется — именно поэтому она широко применяется в бытовой технике, подключаемой к сети. Внимание: подобные схемы не имеют гальванической развязки от сети и опасны для прикосновения — считайте всю цепь находящейся под сетевым напряжением.
Как пользоваться калькулятором
Введите напряжение сети (например, 230 В в Европе и России, 120 В в Северной Америке), частоту сети (50 или 60 Гц), ёмкость гасящего конденсатора в микрофарадах и выходное напряжение вашей нагрузки. Калькулятор выдаст реактивное сопротивление, доступный действующий (RMS) выходной ток в миллиамперах и приблизительную мощность, отдаваемую в нагрузку.
Разбор формулы
Конденсатор обладает реактивным сопротивлением \(X_c = \dfrac{1}{2\pi f C}\), измеряемым в омах. Ток, который он пропускает, определяется законом Ома для реактивного сопротивления: \(I = \dfrac{U_{\text{сети}}}{X_c}\), что упрощается до $$I = U_{\text{сети}} \times 2\pi f C$$ Это максимальный доступный действующий ток; на практике величина тока задаётся именно конденсатором, ведь его реактивное сопротивление значительно превышает сопротивление низковольтной нагрузки.
Пример расчёта
Для конденсатора 0,47 мкФ в сети 230 В / 50 Гц: $$2\pi f C = 6{,}2832 \times 50 \times 0{,}47\times10^{-6} = 1{,}4765\times10^{-4} \text{ См}$$ Реактивное сопротивление $$X_c = \frac{1}{1{,}4765\times10^{-4}} \approx 6773 \text{ Ом}$$ Ток $$I = 230 \times 1{,}4765\times10^{-4} \approx 0{,}03396 \text{ А} \approx 33{,}96 \text{ мА (RMS)}$$
Частые вопросы
Какой тип конденсатора выбрать? Всегда используйте безопасный конденсатор класса X1 или X2, рассчитанный на прямое подключение к сети.
Зачем нужен разрядный резистор? Высокоомный резистор, подключённый параллельно конденсатору, безопасно разряжает его после отключения питания, чтобы на конденсаторе не оставался опасный заряд.
Стабилизируется ли выходное напряжение? Нет — выходное напряжение ограничивает стабилитрон или стабилизатор, а рассчитанный здесь ток — это максимум, который способен отдать гасящий конденсатор.
