Conversores AC-DC: Sua Fonte Confiável para Energia DC Consistente

Conversores AC-DC fornecem energia a dispositivos eletrônicos que precisam de um processo de conversão de CA para CC. Várias aplicações deste dispositivo podem ser benéficas se você não puder acessar uma tomada de parede DC próxima. No entanto, entender esta tecnologia pode ser confuso e avassalador devido à sua natureza complexa. Com este artigo aprofundado, você aprenderá mais sobre o que esses dispositivos alcançam e como operam. Na WellPCB, fornecemos informações sobre as aplicações ideais para conversores AC-DC. Portanto, você entenderá como esses conversores funcionam e como utilizá-los com segurança. Tudo aqui o coloca no caminho certo, então continue lendo!

1. O que é um Conversor AC-DC?

Fontes de alimentação eletrônicas AC-DC extraem uma tensão CA de uma fonte de energia e a transformam em uma tensão de saída CC para um dispositivo alimentado por bateria. Além disso, este dispositivo converte valores de baixa tensão, ideais para eletrônicos do dia a dia que precisam de tensão de saída CA ou CC. Cada conversor contém um design diferente mas geralmente vem com transformadores únicos ou múltiplos, filtros e retificadores. Além disso, alguns conversores AC-DC apresentam eficiência de modo ativo, o que significa que consomem menos energia.

(Adaptador de energia DC)

É importante não confundir isso com um adaptador de energia DC. Isso porque uma fonte de alimentação DC fornece a um dispositivo, como uma placa de circuito, uma corrente constante. Não converte CA para volt CC. Engenheiros tipicamente utilizam um adaptador de energia DC para fins de teste. Uma fonte de alimentação DC-DC também difere destas porque puxa energia de uma bateria e a converte para outro nível de tensão.

Geralmente, você descobrirá que dois tipos de conversores AC-DC existem no mercado hoje, linear e chaveado. Linear, uma solução acessível e simples, perde energia extra como calor, criando problemas para aplicações que não funcionam bem em altas temperaturas. Fontes de alimentação chaveadas, um dispositivo mais complexo, reduzem perda de energia com sua capacidade de alternar entre ligado total e desligado total. Estas também fornecem densidades de potência mais altas para data centers, redes e aplicações de servidor.

Embora leves, eficientes e menores, produzem ruído elétrico sem supressão. Designs simplistas também podem fornecer um fator de potência restrito. Por essa razão, corretores de fator de potência ajudam a resolver esse problema.

(Fonte de alimentação chaveada, um dispositivo complexo que alterna de ligado total para desligado total.)

2. Como Funciona o Conversor AC-DC

Transformadores integrados alternam a tensão CA, reduzindo/aumentando níveis de tensão para funcionalidade de fornecimento CC melhorada a um dispositivo conectado. O processo de conversão, chamado retificação, envolve utilizar um retificador na conexão de extremidade de carga, convertendo energia CA em energia CC. Finalmente, filtros cancelam o ruído em ondas de energia CA, resultando em energia mais suave para um circuito de fonte CC.

Tipicamente, o circuito assume formas diferentes mas contém as partes necessárias. Além disso, fornece um ou mais estágios de conversão.

Alguns dispositivos também podem incluir uma ventoinha de resfriamento se um dissipador de calor não puder resfriar a unidade eficientemente. No entanto, algumas ventoinhas ocupam espaço, então você deve escolher um tamanho ideal. Usar uma ventoinha que gira rapidamente garantirá que forneça um efeito melhor na dissipação de calor.

3. Aplicações do Conversor AC-DC

(Carregadores contêm um conversor AC-DC)

Essencialmente, estes dispositivos convertem CA para volt CC para eletrônicos existentes em uma ampla variedade de aplicações. Eles vêm em diferentes formas, incluindo adaptadores externos e internos. Adaptadores internos consistem em eletrônicos como players Blu-ray, equipamentos médicos (fontes AC-DC 650W), etc. Enquanto isso, adaptadores externos consistem em dispositivos como laptops.

(Televisão e celulares têm um conversor AC-DC)

Outros exemplos de aplicações incluem aquecedores de água, ventiladores, aspiradores, televisão, celulares, carregadores e mais. Além disso, equipamentos militares e de telecomunicações, máquinas industriais (fontes AC-DC 250W) e eletrodomésticos de cozinha com motores DC aproveitam fontes de alimentação elétricas AC-DC.

Também, estes dispositivos apresentam proteção contra sobretensão, sobrecorrente e curto-circuito para manter você e o dispositivo seguros.

Um conversor de energia DC também fornece capacidades de detecção de sinal de rádio modulado em amplitude.

(Conversor AC-DC para laptop)

4. Como Projetar um Conversor AC-DC?

(Uma placa de circuito de conversor AC-DC com transformador e componentes eletrônicos.)

Antes de começar, você deve levar em consideração que a saída de tensão CA representa muito perigo. Então você deve construir seu conversor AC-DC com extrema cautela e levar seu tempo. Você deve confirmar a localização de cada fio exposto e garantir que a área de trabalho isolada permaneça segura. Então, verifique suas conexões antes de ligar seu conversor DC. Caso contrário, prejudicará você e o dispositivo.

Para projetar este adaptador de energia DC, você precisará destas peças:

•       Transformador
•       Diodos 5x
•       Capacitores 4x
•       Regulador de tensão 78XX 1x
•       Fios
•       Dissipador de calor 

(Radiação do dissipador de calor)

Ferramentas necessárias:

•       Protoboard sem solda
•       Ferro de solda e solda
•       Placa de circuito impresso
•       Cortadores de fio

(Placa de circuito impresso)

Para começar, você precisa conectar o cabo de energia CA ao lado do enrolamento primário. Em seguida, clique o lado do enrolamento secundário no retificador de ponte. Um multímetro ajuda a verificar a tensão de saída dos pinos secundários ao conectar o cabo de energia.

(Transformador step-up e step-down)

Você deve garantir que tenha classificação 12-24VAC. No entanto, uma rede 220VAC requer um transformador step-down 10:1. Observe o consumo de energia do circuito. Um dissipador de calor anexado ajuda os reguladores de tensão a fornecer 1A de potência.

(Uma ilustração mostrando o processo de conversão, também chamado retificação.)

4.1 Componentes do Conversor AC-DC

• Bloco de Filtragem de Entrada – Um bloco de filtragem de entrada restringe o ruído elétrico nos componentes chaveados, impedindo que afete a fonte de alimentação principal. Esta parte também impede ruído de penetrar nos circuitos.

(Retificador de ponte de diodo)

• Retificação – Conversores AC-DC passam por retificação, que utiliza um retificador para converter CA em CC.

(Correção de Fator de Potência)

• Correção de Fator de Potência (PFC) – Uma correção de fator de potência torna o conversor AC-DC mais eficiente. Reduz a corrente e o componente de potência reativa do circuito CA. Alguns corretores de fator de potência suportam modo de condução contínua e descontínua.
  
• Estágio de Potência – Um estágio de potência regula energia do primário para o secundário via transformador. Vem com chaves e um filtro de saída que transiciona em alta frequência.
  
• Transformador – Transformadores contêm fios enrolados ao redor de uma base com indução eletromagnética formando uma conexão. Portanto, uma conexão de alta tensão se beneficiará deste recurso.
  
• Circuitos de Saída – Os circuitos de saída servem como plataforma de armazenamento de energia para cada componente. Para fornecer um nível de tensão de saída equilibrado, a energia entregue a cada parte passa por um loop de controle de realimentação.
  
• Regulação – Regulação fornece uma tensão de saída constante a cada chave via circuito de controle de realimentação, garantindo uma fonte de energia recarregada. Portanto, definir um botão para LIGADO fixo ou DESLIGADO fixo torna mais eficiente. 
  

• Modo de Controle de Tensão – Um circuito de regulação detecta tensão de saída, comparando-a a uma tensão específica. Resulta em ajuste de nível de tensão se ocorrer erro.
  
  
• Modo de Controle de Corrente – Modo de controle de corrente, uma versão alterada do modo de controle de tensão, detecta a corrente do indutor do circuito. Detecção ocorre da resistência high-side do MOSFET. E fornece uma solução de detecção de mudança mais rápida comparada ao modo de controle de tensão.
  

Tipos de Conversores – Flyback e buck-flyback, os tipos de conversores mais populares, contêm um pequeno número de componentes. Além disso, estas topologias baratas combinam transformadores.

5. Diretrizes de Segurança do Conversor AC-DC

Antes de usar o conversor, você deve tomar cuidado especial para garantir segurança. Discutimos alguns passos que podem ser benéficos:

• Entrar em contato com o dissipador de calor ou gabinete aumenta risco de queimaduras, então você deve evitar tocar estas partes.
• Não toque nos terminais de entrada e componentes internos. Fazer isso pode resultar em choque elétrico ou queimaduras.
• Durante execução do conversor AC-DC, certifique-se de manter mãos e rosto a uma distância segura. Caso contrário, você pode acabar com ferimentos se o dispositivo falhar.
• Instalar um fusível de ação lenta na entrada do conversor também o manterá seguro durante operação.

Conclusão:

Conversores AC-DC são muito úteis para eletrônicos do dia a dia. Eles garantem que dispositivos receberão o tipo correto de energia. Além disso, a máquina torna o processo de conversão seguro e eficiente mesmo se o número de componentes parecer complexo. Agora que você ganhou conhecimento considerável sobre este tópico, deve se sentir pronto para começar!

Sinta-se à vontade para nos contatar se tiver alguma dúvida relacionada a conversores AC-DC!