Cuando se trata de dispositivos que funcionan con una fuente de alimentación de bajo voltaje, generalmente tenemos varias opciones sobre cómo alimentarlos. Además de transformadores simples, pero costosos y voluminosos, puede usar fuente de alimentación sin transformador.

Por ejemplo, puede obtener 5 voltios de 220 voltios usando una resistencia de extinción o usando la reactancia de un capacitor. Sin embargo, esta solución solo es adecuada para dispositivos que tienen un consumo de corriente muy bajo. Si necesitamos más corriente, por ejemplo, para alimentar un circuito LED, encontraremos un límite de rendimiento aquí.

Si algún dispositivo consume alta corriente y es fundamentalmente necesario alimentarlo desde una red de 220 voltios, es decir, una solución original. Consiste en utilizar solo una parte de la sinusoide para potencia durante su subida y bajada, es decir en el momento en que la tensión de red sea igual o inferior al valor requerido.

Descripción del funcionamiento de una fuente de alimentación sin transformador

Una característica del circuito es controlar el momento de apertura del transistor MOSFET - VT2 (IRF830). Si el valor actual del voltaje de la red de entrada es menor que el voltaje de estabilización del diodo Zener VD5 menos la caída de voltaje en la resistencia R3, entonces el transistor VT1 se cerrará. Debido a esto, un voltaje positivo pasa a través de la resistencia R4 al transistor VT2, como resultado de lo cual está en estado abierto.

Una corriente fluye a través del transistor VT2 y el valor actual de la tensión de red es cargado por el condensador C2. Por supuesto, el voltaje en la red cae a cero, por lo que es necesario incluir un diodo VD7 en el circuito, lo que evita que el capacitor se descargue nuevamente en el circuito de alimentación.

Cuando el voltaje de entrada de la red excede el umbral, la corriente que pasa a través del diodo zener VD5 conduce a la apertura del transistor VT1. El transistor desvía la puerta del transistor VT2 con su colector, como resultado, VT2 se cierra. Por lo tanto, el capacitor C2 se carga solo con el voltaje requerido.

El potente transistor VT2 se abre solo a bajo voltaje, por lo que su disipación de potencia total en el circuito es muy pequeña. Por supuesto, la estabilidad de la fuente de alimentación depende del voltaje de control del diodo zener, por lo tanto, por ejemplo, si queremos alimentar un circuito con un microcontrolador, entonces la salida debe complementarse con una pequeña.

La resistencia R1 protege el circuito y reduce el pico de voltaje cuando se enciende por primera vez. El diodo Zener VD6 limita el voltaje máximo en el electrodo de control del transistor VT2 en la región de 15 voltios. Naturalmente, al cambiar el transistor VT2, se producen interferencias electromagnéticas. Para evitar la transmisión de interferencias a la red eléctrica, se utiliza un filtro LC simple en el circuito de entrada, que consta de componentes L1 y C1.

Muchos radioaficionados no consideran las fuentes de alimentación sin transformadores. Pero a pesar de esto, se usan de manera bastante activa. En particular, en dispositivos de seguridad, en circuitos de radio control para candelabros, cargas, y en muchos otros dispositivos. En este video tutorial, consideraremos un diseño simple de un rectificador de este tipo para 5 voltios, 40-50 mA. Sin embargo, puede cambiar el circuito y obtener casi cualquier voltaje.

Las fuentes sin transformador también se utilizan como cargadores y se utilizan en el suministro de energía. Lámparas LED y farolillos chinos.

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Análisis de esquemas.

Considerar un circuito sencillo sin transformador El voltaje de la red de 220 voltios a través de una resistencia limitadora, que actúa simultáneamente como fusible, va al condensador de extinción. El voltaje de la red también está en la salida, pero la corriente es muchas veces menor.

Circuito rectificador sin transformador

Más adelante, un rectificador de diodo de onda completa, en su salida, obtenemos una corriente continua, que se estabiliza mediante el estabilizador VD5 y se suaviza con un condensador. En nuestro caso, el condensador es de 25 V, 100 uF, electrolítico. Otro pequeño condensador se instala en paralelo con la fuente de alimentación.

Luego pasa a un estabilizador de voltaje lineal. En este caso, se utilizó un regulador lineal 7808. Hay un pequeño error tipográfico en el circuito, el voltaje de salida es en realidad de aproximadamente 8 V. ¿Para qué sirve el regulador lineal, un diodo zener, en el circuito? En la mayoría de los casos, los estabilizadores de tensión lineales no pueden suministrar a la entrada tensiones superiores a 30 V. Por lo tanto, se necesita un diodo zener en el circuito. La clasificación de corriente de salida está determinada en mayor medida por la capacitancia del condensador de extinción. En esta realización, tiene una capacidad de 0,33 μF, con una tensión nominal de 400 V. Se instala una resistencia de descarga con una resistencia de 1 MΩ en paralelo con el condensador. El valor de todas las resistencias puede ser de 0,25 o 0,5 vatios. Esta resistencia es para que después de que el circuito se apague de la red, el capacitor no tenga voltaje residual, es decir, se descargue.

El puente de diodos se puede ensamblar a partir de cuatro rectificadores de 1 A. El voltaje inverso de los diodos debe ser de al menos 400 V. También se pueden usar conjuntos de diodos confeccionados del tipo KTs405. En el libro de referencia, debe observar el voltaje inverso permitido a través de puente de diodos. El diodo zener es preferiblemente de 1 vatio. El voltaje de estabilización de este diodo zener debe ser de 6 a 30 V, no más. La corriente en la salida del circuito depende de la clasificación este condensador. Con una capacitancia de 1 uF, la corriente estará en la región de 70 mA. No debe aumentar la capacitancia del capacitor más de 0.5 uF, ya que una corriente bastante grande, por supuesto, quemará el diodo zener. Este esquema es bueno porque es de tamaño pequeño, se puede ensamblar con medios improvisados. Pero la desventaja es que no tiene un aislamiento galvánico de la red. Si lo va a usar, asegúrese de usarlo en una caja cerrada para no tocar las partes de alto voltaje del circuito. Y, por supuesto, no debe poner grandes esperanzas en este circuito, ya que la corriente de salida del circuito es pequeña. Es decir, suficiente para alimentar dispositivos de bajo consumo con una corriente de hasta 50 mA. En particular, el suministro de LED y la construcción de lámparas LED y luces nocturnas. El primer arranque debe hacerse con una bombilla conectada en serie.

En esta realización, hay una resistencia de 300 ohmios que, en cuyo caso, fallará. Ya no tenemos esta resistencia en el tablero, así que agregamos una bombilla que se encenderá un poco mientras nuestro circuito está funcionando. Para verificar el voltaje de salida, usaremos el multímetro más común, un medidor constante de 20 V. Conectamos el circuito a una red de 220 V. Como tenemos una luz protectora, salvará la situación si hay algún problema en el circuito. Extreme las precauciones cuando trabaje con Alto voltaje, ya que todavía se suministran 220 V al circuito.

Conclusión.

La salida es de 4,94, es decir, casi 5 V. A una corriente de no más de 40-50 mA. Gran opción para LED de bajo consumo. Puede alimentar líneas LED desde este circuito, solo que al mismo tiempo reemplace el estabilizador con uno de 12 voltios, por ejemplo, 7812. En principio, puede obtener cualquier voltaje dentro de lo razonable en la salida. Eso es todo. No olvides suscribirte al canal y dejar tus comentarios para futuros videos.

¡Atención! Cuando se ensambla la fuente de alimentación, es importante colocar el conjunto en una caja de plástico o aislar cuidadosamente todos los contactos y cables para evitar el contacto accidental con ellos, ya que el circuito está conectado a una red de 220 voltios y esto aumenta la probabilidad de descarga eléctrica. ! ¡Cuidado y tuberculosis!

Los dispositivos basados en microcontroladores requieren un voltaje constante estabilizado de 3,3 a 5 voltios para su funcionamiento. Como regla general, dicho voltaje se obtiene de una tensión de red alterna utilizando una fuente de alimentación de transformador, y en el caso más simple es el siguiente circuito.

Transformador reductor, puente de diodos, condensador de filtrado y regulador lineal/de conmutación. Además, dicha fuente puede contener un fusible, circuitos de filtro, un circuito de arranque suave, un circuito de protección de sobrecarga, etc.
Esta fuente de alimentación (con una elección adecuada de los componentes) le permite recibir corrientes elevadas y está aislada galvánicamente de la red eléctrica. corriente alterna, que es importante para el funcionamiento seguro del dispositivo. Sin embargo, dicha fuente puede ser grande debido al transformador y los condensadores de filtro.
En algunos dispositivos en microcontroladores, no se requiere aislamiento galvánico de la red. Por ejemplo, si el dispositivo es una unidad sellada con la que el usuario final no tiene ningún contacto. En este caso, si el circuito consume una corriente relativamente baja (decenas de miliamperios), puede alimentarse desde una red de 220 V utilizando una fuente de alimentación sin transformador.
En este artículo, consideraremos el principio de funcionamiento de dicha fuente de energía, la secuencia de su cálculo y un ejemplo práctico de uso.

El principio de funcionamiento de una fuente de alimentación sin transformador.

La resistencia R1 descarga el condensador C1 cuando el circuito está desconectado de la red eléctrica. Esto es necesario para que la fuente de alimentación no lo golpee cuando toque los contactos de entrada.
Cuando la fuente de alimentación está conectada a la red, el condensador C1 descargado es, en términos generales, un conductor, y una gran corriente fluye a través del diodo zener VD1 durante un breve período de tiempo, lo que puede desactivarlo. La resistencia R2 limita la corriente de irrupción en el momento en que se enciende el dispositivo.

"Sobrecarga de corriente" en el momento inicial de encender el circuito. La tensión de red se dibuja en azul, la corriente consumida por la fuente de alimentación se dibuja en rojo. Para mayor claridad, el gráfico actual se amplía varias veces.

Si conecta el circuito a la red en el momento en que el voltaje pasa por cero, no habrá corriente de irrupción. Pero, ¿cuál es la probabilidad de que tenga éxito?
Cualquier capacitor resiste el flujo de corriente alterna. (Por corriente continua el capacitor representa un circuito abierto.) El valor de esta resistencia depende de la frecuencia del voltaje de entrada y la capacitancia del capacitor y se puede calcular a partir de la fórmula. El condensador C1 actúa como una resistencia de lastre, sobre la cual caerá la mayor parte del voltaje de entrada de la red.

Es posible que tenga una pregunta razonable: ¿por qué no puede colocar una resistencia normal en lugar de C1? Es posible, pero el poder se disipará en él, como resultado de lo cual se calentará. Esto no sucede con un capacitor: la potencia activa liberada en él en un período del voltaje de la red es cero. En los cálculos, tocaremos este punto.

Entonces, el capacitor C1 dejará caer parte del voltaje de entrada. (La caída de voltaje en la resistencia R2 se puede ignorar, ya que tiene una resistencia pequeña). El voltaje restante se aplicará al diodo zener VD1.
En el semiciclo positivo, el voltaje de entrada estará limitado por el diodo zener al nivel de su voltaje de estabilización nominal. En el semiciclo negativo, el voltaje de entrada se aplicará al diodo zener en dirección directa y el diodo zener tendrá un voltaje de aproximadamente menos 0,7 voltios.

Naturalmente, tal voltaje pulsante no es adecuado para alimentar el microcontrolador, por lo que después del diodo zener hay una cadena de diodo semiconductor VD2 y condensador electrolítico C2. Cuando el voltaje en el diodo zener es positivo, la corriente fluye a través del diodo VD2. En este momento se carga el condensador C2 y se alimenta la carga. Cuando cae el voltaje a través del diodo zener, el diodo VD2 se apaga y el capacitor C2 libera la energía almacenada a la carga.
El voltaje a través del capacitor C2 oscilará (pulsará). En el semiciclo positivo de la tensión de red subirá al valor Ust menos la tensión en VD2, en el semiciclo negativo bajará por descarga de la carga. La amplitud de las fluctuaciones de voltaje en C2 dependerá de su capacitancia y de la corriente consumida por la carga. Cuanto mayor sea la capacitancia del capacitor C2 y menor sea la corriente de carga, más pequeñas serán estas ondas.
Si la corriente de carga y la ondulación son pequeñas, entonces, después del condensador C2, ya es posible cargar, pero para dispositivos en microcontroladores, es mejor usar un circuito con un estabilizador. Si calculamos correctamente las calificaciones de todos los componentes, a la salida del estabilizador obtenemos presión constante.
El circuito se puede mejorar añadiéndole un puente de diodos. Luego, la fuente de alimentación utilizará ambos semiciclos del voltaje de entrada, tanto positivo como negativo. Esto permitirá, con una menor capacidad del condensador C2, obtener mejores parámetros de ondulación. El diodo entre el diodo zener y el capacitor puede excluirse de este circuito.