Cargador Celular 5V DIY – Convierte 230V CA a 5V CC de Forma Segura

Cómo Hacer un Cargador Celular Simple – Diagrama Circuito 5V CC desde 230V CA

¿Alguna vez pensó cómo funciona un cargador celular o cómo un dispositivo pequeño convierte 220-230V CA en 5V o voltajes deseados? En este proyecto explicamos el circuito usado para cargar dispositivos móviles de forma segura convirtiendo 220V CA en voltaje nominal de su celular.

Hoy cargadores celulares vienen con diferentes fuentes alimentación en mercado. En este proyecto haremos circuito para obtener 5V CC regulados desde 220V CA. Este circuito también sirve como fuente alimentación para otros dispositivos, protoboards, microcontroladores y CIs.

Básicamente hay cuatro pasos para hacer cargador celular: 1) Reducir 220V CA a voltaje pequeño. 2) Rectificación CA a CC usando rectificador puente onda completa. 3) Filtrado para eliminar rizado CA en CC obtenido paso 2. 4) Regulación voltaje usando CI 7805 para 5V CC regulados.

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Circuito Cargador Celular

Componentes Requeridos

• Transformador reductor 9-0-9 1A
• Diodos
• Capacitores – 1000 µF y 0.01 µF
• CI Regulador Voltaje 7805

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Transformador Reductor 9-0-9 con Toma Central

9-0-9 es transformador reductor con toma central. En transformador toma central, un cable conecta exactamente en punto medio devanado secundario y se mantiene a 0V conectándolo a corriente neutro. Este transformador 9-0-9 convierte 220V CA a 9V CA.

Esta técnica permite al transformador proporcionar dos voltajes salida iguales magnitud pero opuestos polaridad. Operación similar a transformador normal (primario y secundario). Voltaje primario induce voltaje por inducción magnética en secundario, pero por cable en centro secundario obtenemos dos voltajes.

Este tipo transformador reductor se usa principalmente en circuitos rectificadores convirtiendo CA a CC.

Del diagrama: obtenemos dos voltajes V_A y V_B de tres hilos y neutro conectado a tierra, por eso también llamado transformador dos fases tres hilos.

Un voltaje obtenemos conectando carga entre línea 1 y línea 2 a neutro. Si carga conecta directamente entre línea 1 y línea 2, obtenemos voltaje total = suma dos voltajes.

Sean Np, Na, N_B número vueltas bobina primaria, primera mitad secundaria y segunda mitad secundaria. V_P voltaje bobina primaria; V_A y V_B voltajes primera y segunda mitad secundaria. Calculamos V_A y V_B con fórmula:

• V_A = (N_A / N_P) × V_P
• V_B = (N_B / N_P) × V_P
• V_Total = V_A + V_B

Diferencia principal entre transformador normal y toma central: normal da un voltaje; toma central da dos voltajes.

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Rectificador Puente Onda Completa

Rectificador puente onda completa toma corriente alterna (CA) como entrada y convierte ambos ciclos en su período en corriente continua (CC). Consiste en cuatro diodos conectados en puente como muestra diagrama. Proceso de convertir mitades onda alterna en continua se llama rectificación.

Operación Circuito Puente:

Consideremos un período (T) onda CA. Primera mitad (0 a T/2) positiva; segunda mitad (T/2 a T) negativa. Queremos convertir mitad negativa a positiva.

Mantenemos primera mitad como está y convertimos segunda mitad a positiva usando cuatro diodos (D₁, D₂, D₃, D₄) como muestra diagrama. Diodos conducen solo en polarización directa, no en inversa.

Durante primer semiciclo positivo, diodos D₂ y D₃ polarizan directo y conducen → obtenemos mismo ciclo positivo salida. Durante semiciclo negativo, diodos D₁ y D₄ polarizan directo y conducen → dan semionda positiva similar a primera mitad. Así cada semionda negativa se rectifica en positiva. Esta salida se alimenta a filtro para proceso filtración.

Este rectificador puente tiene varias aplicaciones: circuitos alimentación motores o LEDs, soldadura eléctrica (CC estable polarizada), detección amplitud señales radio moduladas.

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Filtración

Tras rectificación CA, salida no es CC propia. Es CC pulsante con alto factor rizado. No podemos alimentar celular con esto: dañaría dispositivo al no ser CC estado estable.

CC pulsante tras rectificación tiene el doble de frecuencia que CA entrada. Este CC pulsante alto rizado puede convertirse en CC propia usando capacitores suavizado. Conectar capacitor en paralelo a carga disminuye rizado y aumenta nivel CC medio.

Funcionamiento y Operación Circuito Carga Móvil:

Cuando CC pulsante alto rizado se alimenta al capacitor, carga hasta que onda alcanza pico. Cuando onda empieza bajar desde pico, capacitor se descarga e intenta mantener nivel voltaje salida estable y onda no baja a nivel mínimo, creando CC propia.

Calculemos valor capacitancia para filtración.

Capacitancia: C = (I × t) / V, donde:

• C = Capacitancia a calcular
• I = Corriente salida máxima (supongamos 500mA)
• t = Período tiempo
• V = Voltaje pico salida tras filtración

CA entrada 50 Hz → forma onda tras rectificación tiene doble frecuencia = 100Hz.

Período (t) = 1/f = 1/100 = 0.01 = 10ms.

Salida para regulador voltaje = 7V (5V CC salida + 2V más que requerido) que deducimos voltaje pico. Transformador 9-0-9 da 9V RMS → valor pico = √2 × RMS. En un ciclo usamos dos diodos. Caída voltaje un diodo = 0.7V → 1.4V en 2 diodos. Finalmente:

Voltaje Pico Salida (V) = 9V × 1.414V – 1.4V – 7V = 4.33 voltios.

Por tanto:

C = Q / V … (donde Q = I × t)

C = (0.5 A × 0.01ms) / 4.33V = 1154 µF (aproximadamente 1000 µF).

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Regulación Voltaje CI 7805

CI 7805 es regulador voltaje que da 5V CC regulados. Voltaje operación 7805: 7V a 35V. Voltaje entrada mínimo debe ser al menos 7V. Rango salida: 4.8V a 5.2V; corriente nominal: 1 Amperio.

Diferencia entrada-salida = 2V (significativa). Esta diferencia libera calor; mayor diferencia = más calor disipado. Debe conectarse disipador calor adecuado al regulador para evitar malfuncionamiento.

Calor Generado = (Voltaje Entrada – Voltaje Salida) × Corriente Salida

Ejemplo: entrada 12V, salida 5V, corriente 500mA. Calor = (12V – 5V) × 0.5A = 3.5 Watts. Disipador debe absorber 3.5W para evitar daño CI.

7805 significa: "78" = positivo, "05" = 5 voltios → suma positivo 5V CC. CI tiene 3 pines: entrada, tierra, salida. Capacitor 0.01µF conectado en salida 7805 elimina ruido por cambios transitorios voltaje.

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Conclusión

Entendiendo procedimientos arriba puede diseñar su propio cargador celular con salida deseada. Cambios necesarios en clasificaciones transformador: elegir transformador que reduzca a voltaje apropiado.

Proceso rectificación similar: convierte mitad negativa en positiva. Cálculo capacitor para filtración debe hacerse correctamente, especialmente para cargador móvil. Diferencia entrada-salida regulador 7805 debe considerarse y disipador diseñado accordingly.