Fuente de alimentación sin transformador:los conceptos básicos generales, el funcionamiento y los requisitos explicados

En general, los productos electrónicos tienen un transformador reductor que permite que la fuente de alimentación de CC convierta los voltajes de la red de CA en un voltaje de CC (a menudo pequeño). El proceso implica convertir una CA más alta en una CA más baja, luego en una CC de bajo voltaje, utilizando un transformador de modo de conmutación. Si bien el proceso es suficiente a largo plazo, puede ser costoso y voluminoso ya que también requerirá un mayor espacio durante el diseño y la fabricación del producto. Por lo tanto, una alternativa mejor y más económica que debe considerar es la fuente de alimentación sin transformador. Además de ser una fuente de alimentación conmutada, es menos costosa y de tamaño pequeño. Además, puede usarlo en una amplia gama de componentes electrónicos, como electrodomésticos.

¿Qué es una fuente de alimentación sin transformador?

Como sugiere el nombre, un circuito de fuente de alimentación sin transformador no utiliza inductor ni transformador cuando proporciona una CC baja desde la corriente alterna de alto voltaje de la red. Funciona haciendo que un capacitor de alto voltaje reduzca la corriente primaria de CA (120 V o 230 V) a un nivel de corriente bajo (12 V, 5 V o 3 V).

El nivel inferior es adecuado porque asegura un funcionamiento óptimo de la carga o circuito electrónico conectado. Por lo tanto, debe obtener la fuente de alimentación sin transformador para los circuitos cuando utilice un circuito eléctrico que requiera corrientes bajas (como unos pocos miliamperios) o en circuitos de microprocesador.

El circuito sin transformador tiene un principio de funcionamiento que implica limitación de irrupción, división, regulación y rectificación de la tensión de alimentación, que se analizará en la estructura de la fuente de alimentación.

Ventajas y desventajas de la fuente de alimentación sin transformador

Como ocurre con cualquier otro equipo tecnológico, la fuente de alimentación sin transformador tiene sus ventajas y desventajas.

Ventajas

• Primero, es barato.
• Entonces, requiere menos espacio, por lo que es menos voluminoso, a diferencia de una aplicación basada en transformadores que es caótica y pesada.
• Además, puede usarlo en componentes electrónicos de baja potencia.

Desventajas

• Primero, el exceso de disipación de calor por parte de la fuente de alimentación resistiva sin transformador reduce el voltaje de salida final y, por lo tanto, reduce su eficiencia.
• Desafortunadamente, la salida de corriente máxima que puede obtener es de aproximadamente 1 amperio. No es favorable para cargas resistivas o inductivas de corriente que requieran 20 A o 30 A para funcionar.
• Nuevamente, el circuito no tiene aislamiento del suministro de entrada, por lo que es riesgoso de manejar (no hay aislamiento entre la salida y la entrada). Además, una ligera rotura o desprendimiento de un componente del circuito destruirá todo el dispositivo.
• Por último, la configuración y el bajo rendimiento no son aptos para sistemas más complejos, como dispositivos médicos o de seguridad.

Afortunadamente, el diseño del circuito de potencia sin transformador que describimos tiene varias etapas de estabilización después del puente rectificador. De esta manera, los riesgos se reducen.

Diagrama del circuito de fuente de alimentación sin transformador Introducción

https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_power_supply#/media/File:Capacitive_Power_Supply.png

(un diagrama de circuito de una fuente de alimentación sin transformador)

El diagrama de circuito que se muestra arriba de un circuito de fuente de alimentación sin transformador funciona al convertir un alto voltaje de CA en un bajo voltaje de CC sin un inductor o transformador. En la siguiente sección, vamos a desglosar cómo funciona el circuito.

Estructura/diseño de la fuente de alimentación sin transformador

Algunas medidas de precaución que debe tomar antes de hacer el circuito de suministro de energía sin transformador incluyen;

• En primer lugar, trabajar con el voltaje de entrada de CA sin conocimientos ni experiencia de calidad es extremadamente peligroso. Por lo tanto, manipule el circuito con extrema precaución.
• En segundo lugar, use un diodo Zener o una resistencia con una clasificación de solo 1 vatio o más (5w).
• En tercer lugar, si no tiene un diodo Zener, puede usar un regulador de voltaje IC para regular el voltaje.
• Además, no intente reemplazar el capacitor con clasificación X por otro capacitor. La razón es que el otro capacitor estallará.
• Más adelante, por razones de seguridad, puede usar un fusible de 1 amperio antes del capacitor de clasificación X y en serie con la línea de fase.
• Espacie los componentes lo suficiente.
• Además, evite tocar cualquier punto del condensador de caída incluso si ha apagado el circuito para evitar descargas eléctricas.
• Por último, pero no menos importante, use un valor diferente de capacitor con clasificación X si el producto requiere más corriente de salida y voltaje de salida.

Componentes

Los componentes de un circuito de potencia sin transformador incluyen:

• R1:resistencia de 1 Ω, 5 W.
• R2:resistencia de 10 Ω; la carga aquí no debe ser inferior a 10 Ω.
• R3:resistencia de 470 kΩ, 1 W.
• R4:resistencia de 1 Ω, 5 W.
• R5:fusible de 200 mA.
• Condensador de caída de voltaje/condensador de clasificación X (el componente principal):disponible en corriente alterna de 230 V, 400 V, 600 V o incluso más.

(tipos de capacitores).

• C1:condensador electrolítico polarizado de 33 000 µF, 25 VL.
• C2 y C3:Condensador no polarizado de poliéster ≥ 400 V, 10 µF.
• D1:diodo 1N4007.
• D2:diodo Zener de 12 V y 3 W.
• D3 a D13:1N4007.

El diseño sin transformador ideal

1. El condensador C1 reduce la alta corriente de la red eléctrica de 120 V o 220 V a una carga de CC de salida adecuadamente más baja. Por lo tanto, un microfaradio de C1 produce alrededor de 50 mA de corriente a la carga de salida.
2. La resistencia R1 proporciona una ruta de descarga para el alto voltaje de C1 cuando desconecta el circuito de la entrada de red. Esto se debe a que C1 puede almacenar los altos voltios, es decir, 120 V o 220 V, y causar una descarga de alto voltaje cuando toca las clavijas del enchufe en su estado de separación. R1 descargará el alto voltaje rápidamente.
3. Los diodos D1 a D4 funcionan como un puente rectificador que convierte CA de baja corriente de C1 en CC de baja corriente. C1 no restringe el voltaje a 50mA pero restringe la corriente. En otras palabras, la CC en la salida del puente rectificador es el valor máximo de 220 V. El cálculo es el siguiente;

220 x 1,41 =310 V CC. Terminaremos con aproximadamente 310 V, con 50 mA en la salida del puente.

1. Sin embargo, 310 V es demasiado alto para un voltaje bajo, excepto cuando se usa en un relé. Por lo tanto, utilizará la clasificación correcta del diodo Zener para desviar la CC de 310 V a un nivel bajo deseable, por ejemplo, 24 V, 12 V, entre otros.

(tipos de diodos Zener)

1. La resistencia R2 es la resistencia limitadora de corriente. A pesar de que C1 actúa como limitador de corriente, cuando aplica instantáneamente la CA de entrada al circuito, C1 funciona como un cortocircuito en cuestión de milisegundos. En los pocos milisegundos cuando el interruptor está encendido, una entrada de alto voltaje de CA de 220 V ingresa al circuito de alimentación. Desafortunadamente, los niveles de alto voltaje pueden destruir la carga de salida de CC.

Una mejor manera de hacer frente a la situación es mediante la introducción de NTC. Pero en este caso, usamos un R2 como limitador.

El capacitor del filtro es C2. Principalmente, funciona suavizando las ondas de 100 Hz del puente que rectificaste inicialmente a una CC más limpia.

Tipo de fuente de alimentación sin transformador

La fuente de alimentación sin transformador está disponible en dos tipos principales, y los discutiremos en detalle.

Los ejemplos son;

1. Fuente de alimentación resistiva sin transformador

Con la fuente de alimentación resistiva, utiliza la resistencia a través de la resistencia de caída de voltaje para reducir el calor en forma de energía. Debido a la reducción de calor, existe una resistencia que limita el exceso de corriente. Generalmente, la resistencia de caída de voltaje disipa la energía térmica.

Un punto a tener en cuenta:en su mayoría, encontrará algunas aplicaciones que utilizan la resistencia con el doble de potencia nominal. Se debe a que disipa más energía a través de él en comparación con otros tipos de fuentes de alimentación sin transformador.

1. Fuente de alimentación capacitiva sin transformador

El segundo tipo, fuente de alimentación capacitiva, funciona con baja pérdida de energía y disipa el calor, lo que la hace más eficiente.

Estructura; Aquí, el capacitor con clasificación X tiene una conexión de 230 V, 400 V y 600 V en serie. Luego, la red eléctrica actúa como condensadores de caída y funcionan para bajar el voltaje.

Diferencia entre la fuente de alimentación sin transformador resistiva y capacitiva

Principalmente, los dos tipos difieren. Hay una pérdida de energía y disipación de calor de menos a cero en el circuito de suministro de energía capacitivo a medida que la resistencia de caída de voltaje reduce el exceso de voltaje. Por el contrario, un tipo resistivo disipará la energía adicional en forma de calor a través de la resistencia de caída de voltaje.

Fuentes de alimentación sin transformador 12v

Usaremos el diagrama anterior para discutir este tercer tipo, la fuente de alimentación sin transformador de 12V.

Principio de acción; utiliza un diodo Zener, un puente rectificador, un condensador y una resistencia para convertir un voltaje de CA de red de 220 V en un voltaje de 12 CC.

• C1 actúa como un condensador de clasificación X que reducirá el voltaje de CA elevado.
• D1, D2, D3 y D4, que son los diodos puente rectificadores, convierten la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) a través de la rectificación. La rectificación da como resultado la conversión de 230 V CA a 310 V CC altos debido al pico RMS en la señal de CA.
• En tercer lugar, el capacitor C2 se deshace de las ondas que ha obtenido el voltaje de CC.
• Luego, la resistencia R1 erradica la corriente almacenada que se produce cuando apaga el circuito. En el otro extremo, la resistencia R2, utilizada para limitar la corriente de entrada, limita el exceso de flujo de corriente.
• Además, el diodo Zener elimina el voltaje inverso máximo y luego procede a estabilizar y regular el voltaje de CC de salida a los 12 V requeridos.
• Para asegurarse de que funciona o no, conecte el LED al circuito.
• Finalmente, encierra el circuito por completo con un material a prueba de golpes para evitar daños y descargas eléctricas. Además, puede conectar un pequeño transformador de aislamiento a la entrada de la fuente de alimentación para aislarla de la fuente principal de CA.

1. Aplicación de fuente de alimentación sin transformador

A menudo, la fuente de alimentación sin transformador tiene una variedad de aplicaciones en componentes electrónicos de bajo costo y bajo consumo, como:

• Convertidores de analógico a digital,
• Sistemas en telecomunicaciones,
• Sistemas de comunicación digital,
• Circuitos en circuitos reguladores y divisores de voltaje,
• Juguetes electrónicos,
• Cargadores de móviles,
• Bombillas LED, y

(tiras LED blancas para voltaje 12V y 24V con orientables)

• Luces de emergencia.

Conclusión

En resumen, un circuito de fuente de alimentación sin transformador es un reemplazo sólido para una fuente de alimentación basada en transformador. Es en términos de volumen, costo y tamaño. A pesar de producir corrientes bajas, el circuito sin transformador ha beneficiado a los aparatos eléctricos con necesidades de voltaje más bajas.

Dado que tiene especificaciones en el procedimiento, es mejor tomar precauciones adicionales durante su momento de bricolaje. Una lectura de este artículo lo iluminará y resaltará los pasos necesarios. Sin embargo, si tiene preguntas o pensamientos pendientes, no dude en contactarnos. Una solución a su necesidad es una solución al mundo tecnológico.