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Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio

Generalmente, un transformador reductor o una fuente conmutada convierten la alta tensión de la red alterna a una tensión alterna baja. Luego, la convierten a la tensión continua baja deseada. Aunque es eficiente, el proceso resulta costoso y requiere más espacio al diseñar o fabricar un producto. Para superar estos desafíos, se utiliza una fuente de alimentación sin transformador. Hoy exploraremos en detalle este tipo de fuente: su principio de funcionamiento, tipos y diseños de circuitos sencillos que puedes probar.

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
Transformador reductor

¿Qué es una fuente de alimentación sin transformador?

Como su nombre indica, una fuente de alimentación sin transformador produce tensión continua baja a partir de tensión alterna alta sin utilizar transformadores ni inductores.

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
(Inductores)

Principio de funcionamiento

El principio se basa en la conversión de tensión alterna monofásica alta a tensión continua baja mediante un divisor de tensión que no emplea inductores ni transformadores. El circuito incorpora limitación de corriente de arranque, división de tensión, regulación y rectificación.

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio

Funcionamiento del diagrama anterior:

Tipos de fuente de alimentación sin transformador

Existen dos tipos básicos:

Fuente resistiva sin transformador

Utiliza una resistencia reductora de tensión que también disipa el exceso de calor. Se recomienda una resistencia con el doble de potencia nominal, ya que disipa más energía.

Fuente capacitiva sin transformador

Presenta bajas pérdidas de potencia y disipación de calor. Emplea un condensador de clase X (400V, 230V o 600V) como reductor de tensión, eliminando el exceso de voltaje.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

Desventajas

Los ejemplos de circuitos a continuación ofrecen soluciones a algunos de estos desafíos. Sigue leyendo.

Cuatro circuitos simples de fuente sin transformador explicados

Diseño básico sin transformador

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
Diseño básico de circuito sin transformador

Funcionamiento y diseño del circuito

Mejora: fuente estabilizada sin transformador

Transformamos una fuente capacitiva en una fuente estabilizada, variable y libre de picos.

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
Circuito mejorado a fuente estabilizada sin transformador

Diseño/funcionamiento

Nota: también puedes usar el regulador IC7805 para obtener 5V o tensiones reducidas.

Fuente sin transformador con detección de cruce por cero

Este proyecto aplica una fuente capacitiva para detección de cruce por cero. Los condensadores actúan como cortocircuitos durante milisegundos al recibir tensión, luego cargan y vuelven a su nivel especificado.

Diseño y funcionamiento del circuito

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
Circuito de fuente sin transformador con cruce por cero

Cruce por cero en la red de CA

El potencial de red incluye ciclos de tensión que suben y bajan de cero a máximo con polaridades cambiantes. Al encender cerca del pico, la alta tensión/corriente atraviesa la carga y la fuente. En el cruce por cero, la tensión y corriente son débiles; encender entonces es seguro y evita picos de corriente.

Cómo funciona

Fuente conmutada sin transformador usando IC 555

La solución final emplea el IC 555 en modo monoestable para regular el pico de arranque, incorporando el concepto de conmutación en cruce por cero.

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
Temporizador IC 555

Definición de conmutación en cruce por cero

Una onda senoidal en CA comienza en potencial cero, sube a pico (120V o 220V), vuelve a cero (semiciclo positivo). Luego repite en dirección negativa. Según la red, el ciclo ocurre 50-60 veces/seg. Cualquier punto no nulo al encender genera pico de corriente. La carga debe conectarse en el cruce por cero para subida gradual sin peligro.

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
Circuito conmutado sin transformador usando IC555

Funcionamiento del circuito

Aplicaciones de la fuente sin transformador

Principalmente dispositivos de bajo coste y baja potencia:

Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
(Bombillas LED)
Fuentes de alimentación sin transformador: solución probada para reducir costes y espacio
(Luces de emergencia)

Conclusión

En definitiva, las fuentes sin transformador han reemplazado a las basadas en transformador en muchas aplicaciones. Su baja corriente beneficia a dispositivos de baja tensión; son baratas y compactas.

El artículo detalla cómo construir tus propios circuitos sin transformador con los pasos necesarios. Si necesitas más información, contáctanos.

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