Fuente de alimentación sin transformador:forma aprobada de superar los costos y el espacio

Por lo general, un transformador reductor o una fuente de alimentación conmutada convierte un voltaje de CA alto en un voltaje de CA bajo. Luego, promueve la conversión a un voltaje de CC bajo deseable. Si bien es eficiente, el proceso es costoso y necesita más espacio al diseñar o fabricar un producto. Y así, para reducir los desafíos, utilizamos una fuente de alimentación sin transformador. Hoy, exploraremos más sobre una fuente de alimentación sin transformador. Por lo tanto, discutiremos sus tipos de trabajo y le daremos diseños simples de circuitos de suministro de energía sin transformador que puede probar.

Un transformador reductor

¿Qué es una fuente de alimentación sin transformador?

Según el nombre, una fuente de alimentación sin transformador produce un voltaje de CC bajo a partir de un voltaje de CA alto sin transformadores ni inductores.

(inductores)

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de un suministro sin transformador es la conversión de una CA monofásica de alto voltaje a un voltaje de CC bajo. El concepto utiliza un circuito divisor de tensión que funciona sin inductores ni transformadores. Además, el circuito de suministro de energía incorpora procesos como limitación de irrupción, división de voltaje, regulación y rectificación.

Ahora, el diagrama anterior funciona de la siguiente manera;

• Nuestro objetivo es convertir la CA monofásica de alto voltaje (230 V/120 V) a un voltaje de CC bajo requerido (5 V/3 V/12 V).
• Los diodos rectifican y regulan el alto voltaje de CA a bajo voltaje de CC.
• Además, el capacitor (en una conexión en serie a la CA) limita el flujo de CA debido a su reactancia. De esa forma, el flujo de corriente llega a un valor específico según el tipo de fuente de alimentación sin transformador. En todo momento, es preferible un condensador de clasificación X en la fuente de alimentación.
• Además, la resistencia ayuda a disipar el exceso de corriente y el calor.
• Luego, el puente rectificador elimina el voltaje del circuito y, a través de un proceso de rectificación, estabiliza el voltaje máximo.
• La conexión a una bombilla LED finalmente prueba el funcionamiento del circuito.

Tipos de fuente de alimentación sin transformador

Los dos tipos básicos de fuente de alimentación sin transformador incluyen;

Fuente de alimentación resistiva sin transformador

La fuente de alimentación resistiva sin transformador utiliza una resistencia de caída de voltaje. Su resistencia ayuda aún más a eliminar el exceso de calor. A menudo, se recomienda una resistencia de potencia nominal doble, ya que disipa más potencia.

Fuente de alimentación capacitiva sin transformador

Por el contrario, una fuente de alimentación capacitiva sin transformador tiene una pérdida de potencia y una disipación de calor bajas. Aquí, un capacitor con clasificación X (de 400 V, 230 V o 600 V) es el capacitor de caída de voltaje y elimina el exceso de voltaje.

1. Ventajas y desventajas de usar un circuito de fuente de alimentación sin transformador

Ventajas

• En primer lugar, su diseño es económico y se adapta a aplicaciones de baja potencia en comparación con los circuitos basados ​​en transformadores.
• Además, es menos voluminoso y compacto y, por lo tanto, requiere menos espacio.

Desventajas

• Un circuito de fuente de alimentación sin transformador no puede generar una salida de alta corriente (1 amperio). Por lo tanto, solo favorece las aplicaciones que requieren una corriente menor o igual a 1 amperio.
• Entonces, no hay aislamiento del circuito del potencial de la red eléctrica de CA, lo cual es un peligro para el manipulador.
• Además, sus excesivas disipaciones de calor interfieren con el voltaje de salida.
• Por último, permite aumentos repentinos de voltaje que, en última instancia, pueden destruir el circuito de suministro y el circuito alimentado.

Afortunadamente, los ejemplos de circuitos a continuación brindan soluciones a algunos de los desafíos. Entonces, sigue leyendo.

Explicación de cuatro circuitos simples de fuente de alimentación sin transformador

Diseño básico sin transformador

Un diseño básico de circuito sin transformador

Operación y diseño de circuitos

• C1 reduce la CA alta (red eléctrica de 120 V o 220 V) a una CC más baja para una mejor carga de CC de salida.
• En segundo lugar, siempre que desconecte el circuito de la entrada de red, R1 proporciona una ruta de descarga para el alto voltaje C1. Como tal, evita cualquier choque de voltaje de los pines del enchufe cuando C1 no está en la fuente de alimentación principal.
• Entonces, D1 a D4 son puentes rectificadores. Convierten CA baja de C1 a CC baja.
• El voltaje de CC resultante ahora es alto para la mayoría de los dispositivos de bajo voltaje que no sean un relé. Un diodo Zener desviará el alto voltaje a un valor recomendado según lo requiera.
• Más adelante, tenemos R2 como la resistencia limitadora de corriente. C1 solo ofrece un cortocircuito durante milisegundos en la entrada de red de CA de la primera aplicación. Los pocos milisegundos permiten la entrada de corriente alterna alta en el circuito, pero pueden destruir la carga de salida. R2, por lo tanto, previene el daño.
• Finalmente, C2 actúa como condensador de filtro. Genera ondas suaves de 100 Hz desde los puentes rectificadores hasta una CC más limpia.

Actualización a fuente de alimentación sin transformador estabilizada por voltaje

Aquí, pasaremos de un circuito de fuente de alimentación capacitiva a una fuente de alimentación sin transformador estabilizada con voltaje variable o libre de sobretensiones.

El circuito en la actualización a una fuente de alimentación sin transformador estabilizada por voltaje.

Diseño/operación de circuitos

• Los diodos IN4007 rectifican la tensión de red mientras que el condensador de 10uF/400V la filtra. Luego, el voltaje pico resultante, rectificado desde la red, llega a 310V.
• La base de TIP122 (también puede usar MJE13005) configura la red divisora ​​de voltaje, manteniendo así el voltaje de salida requerido. Además, puede lograr 12 V configurando el potenciómetro de 10k a través de la tierra/emisor de TIP122.
• El capacitor de 220uF/50V crea un voltaje cero momentáneo en la base para apagarse en un circuito encendido.
• Además, en el período de encendido, el inductor, a través de la bobina, restringe la entrada de corrientes de irrupción en el circuito. Además, proporciona una alta resistencia, evitando así que se produzcan daños.

Para llevar; también puede usar un regulador de voltaje, IC7805, para lograr un voltaje reducido adjunto o 5V.

Circuito de fuente de alimentación sin transformador de cruce por cero

Nuestro tercer proyecto se aplica principalmente a una fuente de alimentación capacitiva sin transformador para la detección de cruce por cero. Es porque los condensadores actúan como cortocircuitos durante unos milisegundos cuando reciben una tensión de alimentación. Luego, se carga y vuelve a su nivel de salida especificado.

Diseño y Operación de Circuitos

Circuito de fuente de alimentación sin transformador de paso por cero

Paso por cero en la red de CA

Un potencial principal de CA incluye ciclos de voltaje que suben y bajan de cero al máximo o viceversa con polaridades.

Entonces, cuando el voltaje de la red se acerca al pico del ciclo, tiene una corriente y un voltaje altos. Al encender la fuente de alimentación capacitiva, el alto voltaje atraviesa la carga de CC y la fuente de alimentación.

Por el contrario, en un cruce por cero de la red, la red principal obtiene un voltaje y una corriente débiles a medida que se acerca a la fase cero. Por lo tanto, encender cualquier dispositivo ahora es seguro y no puede experimentar ningún pico de corriente.

Brevemente, encender una fuente de alimentación capacitiva cuando la entrada de CA pasa por la fase cero evita la sobretensión.

Cómo funciona

• Al encender la alimentación inicialmente se mantiene un triac apagado debido a la falta de un controlador de compuerta. Además, la carga conectada a la red del puente permanece apagada.
• Luego, el voltaje de alimentación de la salida del capacitor de 105 V/400 V pasa por el pin 1/2 del IC del octoacoplador para llegar al LED IR. Una respuesta de luz LED IR ayuda a monitorear y procesar la entrada. Por lo tanto, cuando el circuito detecta que el ciclo de CA se acerca a un punto de cruce por cero, el interruptor interno alterna.
• Por último, dispara el triac, manteniendo así un estado encendido en la unidad hasta que la encienda o apague nuevamente.

Fuente de alimentación conmutada sin transformador con IC 555

La solución final implica el uso de IC 555 en su modo monoestable para regular la sobretensión. Además, el IC 555 incorpora el concepto de circuito de conmutación de cruce por cero.

IC del temporizador 555

Definición de conmutación de cruce por cero

Una onda sinusoidal en una red principal de CA comienza desde una marca de potencial cero. Luego, sube progresivamente hasta un punto de voltaje pico (120 o 220). Posteriormente, vuelve a la marca inicial de probabilidad cero. Llamamos al ciclo como un ciclo positivo.

Entonces, después del ciclo positivo, la forma de onda descenderá y volverá a pasar por el proceso anterior. Sin embargo, está en una dirección negativa hasta que llega a la marca cero. Según los requisitos de la red eléctrica, el ciclo del circuito puede ocurrir de 50 a 60 veces por segundo.

A medida que la forma de onda ingresa al circuito, cualquier punto sin cero interrumpe la sobretensión del interruptor en ON. La razón inmediata se debe a la alta corriente de la forma de onda. La carga debe confrontar el interruptor de ENCENDIDO durante el cruce por cero para evitar cualquier problema. De esa manera, un ascenso gradual no resentirá un peligro.

Conmutación de circuito sin transformador usando IC555

Funcionamiento del circuito

De nuestro diagrama de circuito anterior;

• Los cuatro diodos 1N4007 funcionan como una configuración de puente rectificador estándar, con la unión del cátodo produciendo una ondulación de 100 Hz.
• El divisor de potencial de 47k/20K reduce la frecuencia de 100 Hz, que luego llega al riel positivo de IC555. El potencial recibe regulación, luego C1 y D1 lo filtran.
• A través de una resistencia de 100k, la base Q1 también recibe el potencial.
• Cuando la red de CA está más allá de (+) 0,6, Q1 mantiene un estado apagado. Sin embargo, la forma de onda de CA por debajo de (+) 0,6 voltios enciende Q1. Además, pone a tierra el pin2 y luego produce una salida positiva en el pin3 del IC.
• Después, la salida IC enciende la carga y el SCR y mantiene el estado hasta que pasa el período MMV. Entonces, comienza un nuevo ciclo.
• Un tiempo de encendido estable genera corriente adicional a la carga, lo que contribuye a un LED brillante. También puede variar el preajuste de 1M para configurar el tiempo de encendido de su monoestable. El circuito IC555 tiene una restricción en una CA cercana a cero, por lo tanto, no hay aumento de voltaje en el tiempo de ENCENDIDO.

Aplicaciones de fuentes de alimentación sin transformador

Las aplicaciones de una fuente de alimentación sin transformador comprenden principalmente dispositivos de bajo costo y bajo consumo como;

• Convertidores de analógico a digital,
• Bombillas LED,

(bombillas LED)

• Sistemas de comunicación digital,
• Cargadores de móviles,
• Juguetes electrónicos,
• receptores de televisión,
• Luces de emergencia,

(luces de emergencia)

• Sistemas de telecomunicaciones, y
• Circuitos reguladores y divisores de voltaje.

Conclusión

Con todo, los circuitos de suministro de energía sin transformador sin duda han reemplazado a los suministros de energía basados ​​en transformadores. Su producción de baja corriente beneficia las aplicaciones de bajo voltaje. Además, son baratos y compactos.

El artículo elabora formas en las que puede hacer sus circuitos sin transformador con los pasos necesarios. Sin embargo, si aún desea realizar más consultas, comuníquese con nosotros.