12 вольт постоянного тока – достаточно популярное напряжение. Оно широко используется для питания электроники и другой бытовой аппаратуры, 12 В – напряжение бортовой сети подавляющего большинства автомобилей. Выпускается огромное количество источников света, рассчитанных на это напряжение – светодиодные лампочки, прожекторы, светодиодные ленты и пр. Кроме того 12 В согласно ПУЭ и ПТЭЭП запрещает использование напряжения 220 В в помещениях повышенной опасности. В этой статье мы выясним, как проще всего получить 12 вольт из 230, живущих в наших розетках.
Рассматриваем варианты
Чаще всего для питания приборов требуется постоянное двенадцативольтовое напряжение. Исключение могут составлять лишь некоторые типы электроинструмента, лампы накаливания и нагревательные элементы – им все равно – переменное или постоянное. Значит, кроме того, что сетевое напряжение нужно понизить, его нужно еще и выпрямить. Рассмотрим три наиболее простых решения этого вопроса.
- Использовать готовый импульсный блок питания от бытовой техники.
- Самостоятельно собрать трансформаторный блок питания.
- Использовать балласт.
Рассмотрим каждый из вариантов более подробно.
Импульсный
Возьмем персональный компьютер. Буквальное через 5-6 лет машины морально устаревают или апгрейдятся до такой степени, что штатные блоки питания такое море «железа» просто не тянут. В обоих случаях устаревшее оборудование, как правило, отдается за копейки небольшим частным магазинчикам компьютерной техники или мастерским. Также подобное оборудование можно найти и на досках объявлений в Интернете.
Важно! Прежде, чем покупать такой БП, имеет смысл пробежаться по всем компьютерным магазинчикам, мастерским и всевозможным разборкам и прицениться, поскольку цена такого оборудования, как правило, зависит не от его себестоимости, а от жадности продавца. Нередки случаи, когда подобное железо отдавалось даром.
Прелесть подобного приобретения – дополнительные 5 вольт, который тоже можно использовать. Причем все напряжения в таком блоке стабилизированы, имеют минимум переменной составляющей и могут обеспечить достаточно большой выходной ток.
Для тех же, кого не устраивает БУ (не пристало Нашему Величеству, так сказать), есть еще один, хотя и не самый дешевый вариант. Купить сие изделие в магазине. Причем необязательно покупать БП именно от компьютера. В продаже полно 12-тивольтовых блоков самого различного назначения. К примеру, для питания светодиодной ленты, ноутбука или вообще универсальных.
Но стоить это будет, повторимся, намного дороже предыдущего варианта. Драйвер для светодиодной ленты мощностью 350 Вт, изображенный на фото выше, обойдется нам примерно в 1 300 рублей. Как раз для Его Величества.
Трансформаторный
Такое решение вопроса, конечно, подойдет только тем, кто дружит с электрикой и радиотехникой. Этот вариант менее затратен предыдущего, поскольку трансформатор можно:
- а) выдрать готовый из старой бытовой техники, которая годами валяется у нас в гаражах и на чердаках;
- б) обзвонить друзей и выдрать трансформатор из их пылящейся в гараже техники, которая у большинства как чемодан без ручки – и нести тяжело, и бросить жалко;
- б) перемотать сетевой трансформатор подходящей мощности, если он выдает напряжение отличное от 12 В. Его почти наверняка можно найти все на том же чердаке.
В крайнем случае, подходящий трансформатор можно купить БУ или в магазине. Но тут может оказаться (и наверняка окажется), что гораздо дешевле приобрести импульсный БУ от того же компьютера со встроенными выпрямителем и стабилизатором, чем просто понижающий трансформатор той же мощности, которому еще нужно добавить выпрямитель и сглаживающий фильтр.
Важно! Если нас не интересует род тока – постоянный или переменный, а требуемая величина этого тока небольшая (скажем, пара-тройка ампер), то трансформатор будет все же предпочтительнее, дешевле и проще. И он окажется совсем незаменимым, если нам для тех или иных целей необходим именно переменный ток.
Если нам все же нужен постоянный ток, то вместе с трансформатором из техники извлекаем выпрямительный мост и сглаживающий конденсатор. Схема же нашего трансформаторного БП постоянного тока будет выглядеть следующим образом:
Это тоже трансформаторный вариант, только трансформатор использован особый – с одной обмоткой и 12-ти вольтовым отводом от нее же.
Такая конструкция будет несколько дешевле классической трансформаторной схемы, но она имеет один существенный недостаток – гальваническую связь с сетью. Благодаря этой связи все элементы схемы, включая лампочки, инструмент и пр., подключенные к такому БП, окажутся под опасным для жизни напряжением 230 В.
Это само по себе опасно, а если использовать такой источник в помещении повышенной опасности (железный контейнер или цистерна, сырой подвал и т.п.), то может оказаться и смертельным. Таким образом, прежде чем попытаться сэкономить несколько копеек и устанавливать автотрансформатор, стоит 10 раз подумать.
Важно! Использование понижающих блоков питания, выполненных по схеме с автотрансформатором, в помещениях повышенной опасности категорически запрещено! Это будет то же, что и питание от сети 230 В напрямую.
Балласт
Самый простой и бюджетный, но одновременно и самый неудачный вариант. В качестве балласта, «поедающего» лишнее напряжение, можно использовать активное и реактивное сопротивления. Первые представляют собой обычные резисторы. В роли вторых может выступать конденсатор или дроссель.
Принцип работы прост – благодаря активному сопротивлению на резисторе падают лишние 218 вольт, оставшиеся 12 питают нагрузку.
Все просто, все доступно, но только с первого взгляда. На самом деле это самый неудачный вариант. Во-первых, отсутствует гальваническая развязка, а значит, на выходе такого БП присутствует опасный для жизни потенциал 230 В. Во-вторых, рассеиваемая на резисторе мощность имеет чудовищные величины.
Если, к примеру, нагрузка будет потреблять ток 1 А и мощность 12 Вт (1 А * 12 В = 12 Вт), то на резисторе будет рассеиваться мощность 218 В * 1 А = 218 Вт). Резистор такой мощности будет иметь размеры буханки хлеба, к тому же он будет греться как печка. Соответственно КПД такого БП составит не более 5 %. Все остальное – на отопление.
Есть и еще одна проблема – сопротивление гасящего резистора необходимо подбирать под конкретный потребитель и требуемый ему ток. То есть ни о какой универсальности этого блока питания и речи быть не может. И последний недостаток. Как только мы отключим нагрузку, напряжение на низковольтных сглаживающих конденсаторах поднимется до 230 В и они просто взорвутся. Значит, нагрузку отключать можно только тогда, когда сам блок питания обесточен.
Важно! Использование понижающих блоков питания, выполненных по схеме с гасящим резистором, в помещениях повышенной опасности категорически запрещено! Это будет то же, что и питание от сети 220 В напрямую.
Поскольку балласт работает в цепи с переменным напряжением, в его качестве может выступать конденсатор, имеющий для переменного тока реактивное сопротивление.
Благодаря реактивной составляющей на конденсаторе рассеивается намного меньшая мощность, чем на резисторе, а значит, КПД такого устройства будет много выше, а габариты меньше. Остальные же проблемы, аналогичные проблемам с гасящим резистором остались. Гальванической развязки нет, емкость конденсатора рассчитывается под конкретную нагрузку, причем расчеты будут гораздо сложнее. При отключении нагрузки сглаживающие конденсаторы выходят из строя.
Еще один вариант использования реактивного сопротивления, поскольку дроссель, как и конденсатор, его имеет, работая в цепи переменного тока.
КПД такого источника будет примерно таким же, как и в случае с конденсатором, а ко всем проблемам, которые никуда не делись, добавятся новые. Мало того, что нужно рассчитать индуктивность дросселя, его еще нужно изготовить. И то и другое под силу только человеку с определенными знаниями и умениями.
Важно! Кроме того, при отключении нагрузки от такой схемы благодаря самоиндукции катушки дросселя на сглаживающих конденсаторах напряжение может "скакануть" до 1 000 В и более. Тут уже точно никакой конденсатор не выживет кроме высоковольтного, который при соответствующей емкости будет размером с ведро а то и поболее.
Подведем итог
Итак, что мы имеем? Имеем мы тот факт, что более-менее удачных способа получить 12 вольт из 230 только два – при помощи импульсного или трансформаторного блоков питания. Автотрансформаторная схема, в принципе, приемлема, но опасна в плане поражения электрическим током.
Что касается схем с балластом – да, конденсатор в качестве ограничителя тока использовать можно (и нередко его используют), но только в маломощных конструкциях с токами потребления пару сотен миллиампер. К примеру, для питания карманного радиоприемника, зарядки фонарика или обеспечения энергией пары светодиодов. Но при этом надо учитывать, что опасное напряжение будет присутствовать на всех элементах как БП, так и питаемого им прибора и отключать нагрузку при работающем блоке питания нельзя.
Вот мы и выяснили, как проще всего получить 12 вольт из 230. Варианты, как мы видим, есть, но удачных среди них немного. Тем не менее, мы рассмотрели их все. А какой выбрать – решать вам.
