Convertidor CA CC:la solución de alimentación CC perfecta

Los convertidores de CA a CC proporcionan energía a los dispositivos electrónicos que necesitan un proceso de conversión de CA a CC. Varias aplicaciones de este dispositivo pueden resultar beneficiosas si no puede acceder a un tomacorriente de pared de CC cercano. Sin embargo, comprender esta tecnología puede resultar confuso y abrumador debido a su naturaleza compleja. Con este artículo detallado, aprenderá más sobre lo que logran estos dispositivos y cómo funcionan. En WellPCB, le brindamos información sobre las aplicaciones ideales para los convertidores AC-DC. Por lo tanto, comprenderá cómo funcionan estos convertidores y cómo utilizarlos de manera segura. Todo lo que se proporciona aquí lo pone en el camino correcto, ¡así que continúe leyendo!

1. ¿Qué es un convertidor AC DC?

Las fuentes de alimentación electrónicas de CA-CC extraen un voltaje de CA de una fuente de alimentación y lo transforman en un voltaje de salida de CC para un dispositivo alimentado por batería. Además, este dispositivo convierte valores de bajo voltaje, ideal para la electrónica cotidiana que necesita un voltaje de salida de CA o CC. Cada convertidor contiene un diseño diferente, pero generalmente viene con transformadores, filtros y rectificadores únicos o múltiples. Además, algunos convertidores AC-DC cuentan con eficiencia de modo activo, lo que significa que consumen menos energía.

(adaptador de corriente CC)

Es importante no confundir esto con un adaptador de corriente CC. Esto se debe a que una fuente de alimentación de CC proporciona un dispositivo, como una placa de circuito, con una corriente constante. No convierte CA a voltios CC. Los ingenieros suelen utilizar un adaptador de alimentación de CC para fines de prueba. Una fuente de alimentación CC-CC también se diferencia de estas porque extrae energía de una batería y la convierte a otro nivel de voltaje.

En general, descubrirá que existen dos tipos de convertidores AC-DC en el mercado hoy en día, lineales y de conmutación. Lineal, una solución asequible y sencilla, pierde energía adicional en forma de calor, lo que crea problemas para las aplicaciones que no pueden funcionar bien a altas temperaturas. Las fuentes de alimentación conmutadas, un dispositivo más complejo, reducen la pérdida de energía con su capacidad para cambiar entre encendido y apagado completo. Estos también proporcionan densidades de energía más altas para centros de datos, redes y aplicaciones de servidor.

Si bien son livianos, eficientes y pequeños, producen ruido eléctrico sin supresión. Los diseños simplistas también podrían proporcionar un factor de potencia restringido. Por esta razón, los correctores de factor de potencia ayudan a resolver ese problema.

(Fuente de alimentación conmutada, un dispositivo complejo que cambia de encendido total a apagado total).

2. Cómo funciona el convertidor AC DC

Los transformadores integrados alternan el voltaje de CA, reduciendo/aumentando los niveles de voltaje para mejorar la funcionalidad del suministro de CC a un dispositivo conectado. El proceso de conversión, denominado rectificación, implica utilizar un rectificador en la conexión del extremo de carga, convirtiendo la alimentación de CA en alimentación de CC. Finalmente, los filtros cancelan el ruido en las ondas de potencia de CA, lo que da como resultado una energía más suave para un circuito de fuente de CC.

Por lo general, el circuito toma diferentes formas pero contiene las partes necesarias. Además, proporciona una o más etapas de conversión.

Algunos dispositivos también pueden incluir un ventilador de enfriamiento si un disipador de calor no puede enfriar la unidad de manera eficiente. Sin embargo, algunos ventiladores ocupan espacio, por lo que debes elegir un tamaño ideal. El uso de un ventilador de enfriamiento que gira rápidamente asegurará que proporcione un mejor efecto en la disipación de calor.

3. Aplicaciones del convertidor AC-DC

(Los cargadores contienen un convertidor AC-DC)

Esencialmente, estos dispositivos convierten la CA en un voltio de CC para la electrónica existente en una amplia variedad de aplicaciones. Vienen en diferentes formas, incluyendo adaptadores externos e internos. Los adaptadores internos consisten en dispositivos electrónicos como reproductores de Blu-ray, equipos médicos (fuentes de alimentación de CA-CC de 650 W), etc. Mientras tanto, los adaptadores externos consisten en dispositivos como computadoras portátiles.

(La televisión y los teléfonos móviles tienen un convertidor AC-DC)

Otros ejemplos de aplicaciones incluyen calentadores de agua, ventiladores, aspiradoras, televisión, teléfonos móviles, cargadores y más. Además, los equipos militares y de telecomunicaciones, la maquinaria industrial (fuentes de alimentación de CA-CC de 250 W) y los electrodomésticos de cocina con motores de CC aprovechan las fuentes de alimentación eléctrica de CA-CC.

Además, estos dispositivos cuentan con protección contra sobrevoltaje, sobrecorriente y cortocircuito para mantener su seguridad y la del dispositivo.

Un convertidor de potencia de CC también proporciona capacidades de detección de señales de radio moduladas en amplitud.

(Convertidor AC-DC para una computadora portátil)

4. ¿Cómo diseñar un convertidor AC DC?

(Una placa de circuito convertidor CA-CC con un transformador y componentes electrónicos).

Antes de comenzar, debe tener en cuenta que la salida de voltaje de CA presenta un gran peligro. Por lo tanto, debe construir su convertidor AC-DC con extrema precaución y tomarse su tiempo. Debe confirmar la ubicación de cada cable expuesto y asegurarse de que el área de trabajo aislada permanezca segura. Luego, verifique dos veces sus conexiones antes de enchufar su convertidor de CC. De lo contrario, te dañará a ti y al dispositivo.

Para diseñar este adaptador de alimentación de CC, necesitará estas piezas:

• Transformador
• Diodos 5x
• Condensadores 4x
• 78XX regulador de voltaje 1x
• Alambres
• Disipador de calor

(Radiación del disipador de calor)

Herramientas necesarias:

• Protoboard sin soldadura
• Soldador y soldadura
• Placa de circuito impreso
• Cortaalambres

(Placa de circuito impreso)

Para comenzar, debe conectar el cable de alimentación de CA al lado del devanado primario. Luego, haga clic en el lado del devanado secundario al puente rectificador. Un multímetro ayuda a verificar el voltaje de salida de los pines secundarios al conectar el cable de alimentación.

(Transformador elevador y reductor)

Debe asegurarse de que tenga una clasificación de 12-24 VCA. Sin embargo, una red de 220 VCA requiere un transformador reductor de 10:1. Tome nota del consumo de energía del circuito. Un disipador de calor adjunto ayuda a los reguladores de voltaje a generar 1 A de energía.

(Una ilustración que muestra el proceso de conversión, también llamado rectificación).

4.1 Componentes del convertidor AC-DC

• Bloque de filtrado de entrada:un bloque de filtrado de entrada restringe el ruido eléctrico en los componentes de conmutación, evitando que afecte la fuente de alimentación principal. Esta parte también evita que el ruido penetre en los circuitos.

(Diodo puente rectificador)

• Rectificación:los convertidores CA-CC se someten a una rectificación, que utiliza un rectificador para convertir CA en CC.

(Corrección del factor de potencia)

• Corrección del factor de potencia (PFC):una corrección del factor de potencia hace que el convertidor CA-CC sea más eficiente. Reduce la corriente y el componente de potencia reactiva del circuito de CA. Algunos correctores de factor de potencia admiten el modo de conducción continuo y el modo de conducción discontinuo.
  
• Etapa de potencia:una etapa de potencia regula la energía desde el lado principal al secundario a través del transformador. Viene con interruptores y un filtro de salida que realiza transiciones a alta frecuencia.
  
• Transformador:los transformadores contienen cables envueltos alrededor de una base con inducción electromagnética que forma una conexión. Por lo tanto, una conexión de alto voltaje se beneficiará de esta característica.
  
• Circuitos de salida:los circuitos de salida sirven como plataforma de almacenamiento de energía para cada componente. Para proporcionar un nivel de voltaje de salida balanceado, la energía entregada a cada parte pasa por un lazo de control de retroalimentación.
  
• Regulación:la regulación proporciona un voltaje de salida constante a cada interruptor a través de un circuito de control de retroalimentación, lo que garantiza una fuente de alimentación recargada. Por lo tanto, configurar un botón en ON o OFF lo hace más eficiente.
  

• Modo de control de voltaje:un circuito de regulación detecta el voltaje de salida y lo compara con un voltaje específico. Da como resultado un ajuste del nivel de voltaje si ocurre un error.
  
  
• Modo de control de corriente:el modo de control de corriente, una versión alterada del modo de control de voltaje, detecta la corriente del inductor del circuito. La detección se produce a partir de la resistencia del lado alto del MOSFET. Y proporciona una solución de detección de cambios más rápida en comparación con el modo de control de voltaje.
  

Tipos de convertidores:Flyback y buck-flyback, los tipos de convertidores más populares, contienen una pequeña cantidad de componentes. Además, estas topologías económicas combinan transformadores.

5. Directrices de seguridad del convertidor CA-CC

Antes de usar el convertidor, debe tener especial cuidado para garantizar la seguridad. Hemos discutido algunos pasos que puede tomar que resultarán beneficiosos:

• El contacto con el disipador de calor o la carcasa aumenta el riesgo de quemaduras, por lo que debe evitar tocar estas piezas.
• No toque los terminales de entrada ni los componentes internos. Si lo hace, podría sufrir una descarga eléctrica o quemaduras.
• Mientras hace funcionar el convertidor CA-CC, asegúrese de mantener las manos y la cara a una distancia segura. De lo contrario, podría terminar con lesiones si el dispositivo no funciona correctamente.
• La instalación de un fusible de fusión lenta en la entrada del convertidor también lo mantendrá seguro durante el funcionamiento.

Conclusión:

Los convertidores AC-DC son muy útiles para la electrónica de todos los días. Le aseguran que los dispositivos recibirán el tipo de alimentación correcto. Además, la máquina hace que el proceso de conversión sea seguro y eficiente incluso si la cantidad de componentes parece compleja. Ahora que ha adquirido un conocimiento considerable sobre este tema, ¡debe sentirse listo para comenzar!

¡No dude en contactarnos si tiene alguna pregunta relacionada con los convertidores AC-DC!