Fuentes sin transformador ( parte 2 de 2)


 Actualización a la fuente de alimentación sin transformador estabilizada por voltaje

En un post anterior vimos como es posible  construir una fuente  sin  el voluminoso transformador con un sencillo circuito formado por un puente de diodos , una red RC   y un diodo zenner (opcional ) junto con un pequeño condensador electrolitico  .  Ahora veamos cómo una fuente de alimentación capacitiva ordinaria puede transformarse en una fuente de alimentación estabilizada de voltaje libre de sobretensiones o una fuente de alimentación sin transformador de voltaje variable aplicable para casi todas las cargas y circuitos electrónicos estándar. 

El diseño

La función de los diversos componentes utilizados a través de las diversas etapas del circuito controlado por voltaje mostrado anteriormente puede entenderse desde los siguientes puntos: La tensión de red es rectificada por los cuatro diodos 1N4007 en una tipica confoguracion en puente de  Graetz  y filtrada por el condensador eelctrolitico  de  10uF/400V. La salida a través de la 10uF/400V ahora alcanza alrededor de 310V que es el voltaje máximo rectificado alcanzado desde la red eléctrica. La red divisoria de voltaje configurada en la base del TIP122 se asegura de que esta tensión se reduzca al nivel esperado o según sea necesario a través de la salida de la fuente de alimentación (también puede utilizar MJE13005 en lugar de TIP122 para una mejor seguridad) . Si se requiere un 12V, ajustando la resistencia variable de 10K se puede configurar para lograr esto a través del emisor/tierra del TIP122. El condensador de 220uF/50V garantiza que durante el interruptor ON la base se convierte en una tensión cero momentánea para mantenerlo apagado y a salvo de la oleada inicial. La inductancia  formada por 100 vueltas de hilo de 1mm ,  asegura además que durante el período de encendido del transistor  la bobina ofrece una alta resistencia y detiene cualquier corriente de entrada para entrar en el circuito, evitando un posible daño al circuito. Para lograr un voltaje de reducción de 5V o cualquier otro conectado, un regulador de voltaje como el 7805 IC mostrado se puede utilizar para lograr el mismo  cometido , teniendo por tanto a la salida del 7805  los 5v DC  no aislados de la red eléctrica .

Uso del control MOSFET El circuito anterior usando el seguidor del emisor se puede mejorar aún más mediante la aplicación de una fuente MOSFET fuente de alimentación de seguidor,junto con una etapa de control de corriente suplementaria utilizando transistor BC547. El diagrama completo del circuito se puede ver abajo:

3) Circuito de fuente de alimentación sin transformador de cruce cero

El tercer interesante explica la importancia de una detección de cruce cero en fuentes de alimentación capacitivas sin transformador con el fin de hacerlo completamente seguro de las corrientes de sobretensión de entrada del interruptor de red. La idea fue propuesta por el Sr. Francis.

Especificaciones técnicas

He estado leyendo sobre el transformador menos artículos de fuente de alimentación en su sitio con gran interés y si estoy entendiendo correctamente el problema principal es la posible corriente de entrada en el circuito al encender, y esto es causado porque el encendido hace no siempre ocurre cuando el ciclo está a cero voltios (cruce cero). Soy un novato en electrónica y mis conocimientos y experiencia práctica son muy limitados, pero si el problema se puede resolver si se implementa el cruce cero por qué no utilizar un componente de cruce cero para controlarlo como un Optotriac con cruce cero. El lado de entrada del Optotriac es de baja potencia, por lo tanto, se puede utilizar una resistencia de baja potencia para reducir la tensión de red para el funcionamiento de Optotiac. Por lo tanto, no se utiliza ningún condensador a la entrada del Optotriac. El condensador está conectado en el lado de salida que será encendido por el TRIAC que se enciende en el cruce cero. Si esto es aplicable también resolverá problemas de alta corriente, ya que el Optotriac a su vez puede operar otra corriente más alta y / o voltaje TRIAC sin ninguna dificultad. El circuito de CC conectado al condensador ya no debería tener el problema de corriente de entrada. Sería bueno conocer su opinión práctica y gracias por leer mi correo. Saludos, Francis

El diseño

Como se señaló con razón en la sugerencia anterior, una entrada de CA sin un control de cruce cero puede ser una causa importante de una corriente de sobretensión en fuentes de alimentación capacitivas sin transformador.
zero crossing controlled transformerless power supply circuit
Hoy en día, con la llegada de sofisticados opto-isóladores de conductor triac, cambiar una red de CA con control de cruce cero ya no es un asunto complejo, y se puede implementar simplemente utilizando estas unidades.

Acerca de MOCxxxx Opto-couplers

Los controladores triac de la serie MOC vienen en forma de optoacopladores y son especialistas en este sentido y se pueden utilizar con cualquier triac para controlar la red de CA a través de una detección y control de cruce cero. Los controladores triac de la serie MOC incluyen MOC3041, MOC3042, MOC3043 etc, todos estos son casi idénticos con sus características de rendimiento con sólo pequeñas diferencias con sus espces de voltaje, y cualquiera de estos se puede utilizar para la aplicación de control de sobretensiones propuesta en fuentes de alimentación capacitivas. La detección y ejecución del cruce cero se procesan internamente en estas unidades de conductor opto y sólo hay que configurar el triac de potencia con él para presenciar la cocción controlada de cruce cero prevista del circuito triac integrado. Antes de investigar el circuito de fuente de alimentación sin transformador triac sin sobretensiones usando un concepto de control de cruce cero vamos a entender brevemente lo que es un cruce cero y sus características involucradas.

Qué es Zero Crossing en AC Mains

Sabemos que un potencial de red de CA se compone de ciclos de voltaje que suben y bajan con la polaridad cambiante de cero a máximo y viceversa a través de la escala dada. Por ejemplo en nuestra red de 220V AC, los interruptores de voltaje de 0 a +310V pico) y de nuevo a cero, luego el reenvío hacia abajo de 0 a -310V, y de vuelta a cero, esto continúa continuamente 50 veces por segundo constituyendo un ciclo de 50 Hz AC. Cuando la tensión de red está cerca de su pico instantáneo del ciclo, es decir, cerca de 220V (para una entrada de red de 220V), se encuentra en la zona más fuerte en términos de voltaje y corriente, y si una fuente de alimentación capacitiva pasa a ser encendida durante este instante , se puede esperar que todo el 220V se rompa a través de la fuente de alimentación y la carga de CC vulnerable asociada. El resultado podría ser lo que normalmente presenciamos en tales unidades de suministro de energía…. que es la quema instantánea de la carga conectada. La consecuencia anterior se puede ver comúnmente sólo en fuentes de alimentación capacitivas sin transformador porque, los capacitores tienen las características de comportarse como un corto por una fracción de segundo cuando se somete a una tensión de alimentación, después de lo cual se carga y se ajusta a su nivel de salida especificado correcto Volviendo a la cuestión de la cruz cero de la red, en una situación inversa mientras la red eléctrica se acerca o cruza la línea cero de su ciclo de fase, se puede considerar que está en su zona más débil en términos de corriente y voltaje, y cualquier gadget encendido en este instante puede ser ex pectado para ser totalmente seguro y libre de una oleada de oleada. Por lo tanto, si una fuente de alimentación capacitiva se enciende en situaciones en las que la entrada de CA está pasando a través de su fase cero, podemos esperar que la salida de la fuente de alimentación sea segura y nula de una corriente de sobretensión.

Cómo funciona

El circuito mostrado arriba utiliza un controlador de optoisolator triac MOC3041, y se configura de tal manera que cada vez que se enciende la alimentación, dispara e inicia el triac conectado sólo durante el primer cruce cero de la fase de CA, y luego mantiene el AC encendido normalmente durante el resto del período hasta que la alimentación se apague y se vuelva a encender. Refiriéndose a la figura podemos ver cómo el pequeño IC MOC 3041 de 6 pines está conectado con un triac para ejecutar los procedimientos. La entrada al triac se aplica a través de un condensador limitador de corriente de alta tensión 105/400V, la carga se puede ver unida al otro extremo de la fuente a través de una configuración rectificadora de puente para lograr un CC puro a la carga prevista que podría un LED.

Cómo se controla la corriente de sobretensión

Siempre que se enciende la alimentación, inicialmente el triac permanece apagado (debido a una ausencia de la unidad de compuerta) y también lo hace la carga conectada a la red de puente. Una tensión de alimentación derivada de la salida del condensador 105/400V llega al LED IR interno a través del pin1/2 del OPto IC. Esta entrada se supervisa y procesa internamente con referencia a la respuesta de luz LED IR…. y tan pronto como se detecta el ciclo de CA alimentado alcanzando el punto de cruce cero, un interruptor interno alterna y activa instantáneamente el triac y mantiene el sistema encendido durante el resto del período hasta que la unidad se apague y vuelva a encender. Con la configuración anterior, cada vez que se enciende la alimentación, el triac opto isolator MOC se asegura de que el triac se inicie sólo durante ese período cuando la red de CA está cruzando la línea cero de su fase, lo que a su vez mantiene la carga perfectamente segura y libre de lo peligroso oleada de prisa.

Mejorar el diseño anterior

Un circuito de fuente de alimentación capacitiva integral que tiene un detector de cruce cero, un supresor de sobretensiones y regulador de voltaje se discute aquí, la idea fue presentada por el Sr. Chamy Diseño de un circuito de fuente de alimentación capacitiva mejorado con detección de cruce cero Esta es una propuesta de  cruce cero, diseño de fuente de alimentación capacitiva protegida contra sobretensiones con estabilizador de voltaje, voy a tratar de enumerar todas mis dudas. (Sé que esto será caro para los capacitores, pero esto es sólo para fines de prueba)
1- El BT136 tiene que ser cambiado por un BTA06 para acomodar más corriente. 2-El Q1 (TIP31C) puede manejar solamente 100V Max. Tal vez debería cambiarse para un transistor 200V 2-3A?, como el 2SC4381.)TIP31 debe reemplazarse con un transistor Darlington como TIP142, etc. de lo contrario podría no funcionar correctamente. Además cuando se utiliza un Darlington la resistencia base podría ser de alto valor, puede ser una resistencia de 1K /2 vatios estaría bastante bien. Sin embargo, el diseño por sí mismo parece un exceso, una versión mucho más simple se puede ver a continuación https://homemade-circuits.com/2016/07/scr-shunt-for-protecting-capacitive-led.html Regards 3-R6 (200R 5W), es bastante pequeña 4-Algunas resistencias han sido cambiadas siguiendo  recomendaciones para que sea 110V capaz. ¿Tal vez el 10K uno necesita ser más pequeño? Circuito de cruce cero

4) Cambio de fuente de alimentación sin transformador con IC 555

Esta solución 4rth simple pero inteligente se implementa aquí usando IC 555 en su modo monoestable para controlar el aumento de prisa en una fuente de alimentación sin transfomadors a través de un concepto de circuito de conmutación de cruce cero, en el que la potencia de entrada de la red eléctrica se permite entrar en el circuito sólo durante los cruces cero de la señal de CA, eliminando así la posibilidad de corrientes de sobretensión. L

Algunas dudas

¿Funcionaría un circuito sin transformador cruzado cero para evitar la corriente de entrada inicial al no permitir que se encienda hasta el punto 0 en el ciclo de 60/50 hercios? Muchos relés de estado sólido que son baratos, menos que INR 10.00 y tienen esta capacidad incorporada en ellos. También me gustaría conducir 20vatios leds con este diseño, pero no estoy seguro de cuánta corriente o cuánto condensadores calientes obtendrá supongo que depende de cómo los leds son serie de cables o paralelo, pero digamos que el condensador tiene el tamaño de 5 amperios o 125uf el condensador se calienta y soplará??? ¿Cómo se leen las especificaciones del condensador para determinar cuánta energía pueden disiparse? La solicitud anterior nos llevó a buscar un diseño relacionado que incorpora un concepto de conmutación de cruce cero basado en IC 555, y se encontró con una fuente de alimentación sin transformador que podría ser utilizado para eliminar convincentemente todo lo posible posibilidades de aumento de la inrush.

Qué es un Cambio de Cruce Cero:

Es importante aprender este concepto primero antes de investigar el circuito sin transformador sin sobretensiones propuesto. Todos sabemos cómo se ve una onda sinusoidal de una señal de red de CA. Sabemos que esta señal sinusova comienza a partir de una marca potencial cero, y exponencial o gradualmente sube hasta el punto de tensión pico (220 o 120), y a partir de ahí revierte exponencialmente a la marca potencial cero. Después de este ciclo positivo, la forma de onda se sumerge y repite el ciclo anterior, pero en la dirección negativa hasta que vuelve una vez más a la marca cero. La operación anterior ocurre alrededor de 50 a 60 veces por segundo dependiendo de las especificaciones de la utilidad de red. Puesto que esta forma de onda es lo que entra en el circuito, cualquier punto en la forma de onda que no sea el cero, presenta un peligro potencial de una sobretensión de encendido del interruptor debido a la alta corriente implicada en la forma de onda. Sin embargo, la situación anterior se puede evitar si la carga se enfrenta al interruptor ON durante el cruce cero, después de lo cual el aumento de ser exponencial no representa ninguna amenaza para la carga. Esto es exactamente lo que hemos tratado de implementar en el circuito propuesto.

Operación del circuito

Refiriéndose al diagrama de circuito según abajo, los diodos 4 1N4007 forman la configuración estándar de los rectificadores de puente, la unión de cátodo produce una ondulación de 100 Hz a través de la línea. La frecuencia anterior 100Hz se cae usando un divisor potencial (47k/20K) y se aplica al carril positivo del IC555. A través de esta línea, el potencial se regula y filtra adecuadamente mediante D1 y C1. El potencial anterior también se aplica a la base Q1 a través de la resistencia 100k. El IC 555 se configura como un MV monoestable que significa que su salida irá alta cada vez que su pin 2 esté conectado a tierra. Para los períodos durante los cuales la red de CA está por encima (+)0.6V, Q1 permanece apagado, pero tan pronto como la forma de onda de CA toca la marca cero, que se llega por debajo de la (+)0.6 V, Q1 cambia ON el pin de puesta a tierra 2 del IC y la representación de una salida positiva del pin IC 3. La salida del IC conmuta el SCR y la carga y la mantiene encendida hasta que transcurre la sincronización MMV, para comenzar un nuevo ciclo. El tiempo de encendido del monoestable se puede ajustar variando el ajuste preestablecido de 1M. Un mayor tiempo de encendido garantiza una mayor corriente a la carga, lo que la hace más brillante si se trata de un LED, y viceversa. Las condiciones del interruptor ON de este circuito de fuente de alimentación sin transformador basado en IC 555 se restringen solo cuando el CA está cerca de cero, lo que a su vez garantiza que no haya tensión de sobretensión cada vez que se encienda la carga o el circuito.

Diagrama de circuito

Transformerless Power Supply using IC 555

Para la aplicación del controlador LED

Si usted está buscando una fuente de alimentación sin transformador para la aplicación de controlador LED a nivel comercial, entonces probablemente se puede probar los conceptos explicados aquí.

3 respuestas a “Fuentes sin transformador ( parte 2 de 2)

  1. frol pwecerit diciembre 7, 2021 / 8:29 am

    I have been reading out many of your stories and i must say clever stuff. I will surely bookmark your site.

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  2. Repuestos Oppo diciembre 16, 2021 / 1:38 pm

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