Fonte de alimentação sem transformador:noções básicas gerais, funcionamento e requisitos explicados

Geralmente, os produtos eletrônicos têm um transformador abaixador que permite que a fonte de alimentação CC converta as tensões da rede CA em uma tensão CC (geralmente pequena). O processo envolve a conversão de uma CA mais alta para uma CA mais baixa e, em seguida, para uma CC de baixa tensão, usando um transformador de modo de comutação. Embora o processo seja suficiente a longo prazo, pode ser caro e volumoso, pois também exigirá um espaço maior durante o projeto e a fabricação do produto. Portanto, uma alternativa mais barata e melhor que você deve considerar é a fonte de alimentação sem transformador. Além de ser uma fonte de alimentação comutada, é menos dispendiosa e pequena em tamanho. Além disso, você pode usá-lo em uma ampla gama de componentes eletrônicos, como eletrodomésticos.

O que é uma fonte de alimentação sem transformador?

Como o nome sugere, um circuito de fonte de alimentação sem transformador não usa indutor ou transformador ao fornecer uma baixa CC da corrente alternada de alta tensão da rede elétrica. Ele funciona fazendo com que um capacitor de alta tensão reduza a corrente primária CA (120V ou 230V) para um nível de corrente baixo (12V, 5V ou 3V).

O nível inferior é adequado porque garante o funcionamento ideal da carga conectada ou do circuito eletrônico. Assim, você deve obter a fonte de alimentação sem transformador para os circuitos ao usar um circuito elétrico que requer baixas correntes (como alguns miliamperes) ou em circuitos microprocessados.

O circuito sem transformador tem um princípio de funcionamento que envolve limitação de inrush, divisão de tensão de alimentação, regulação e retificação – a ser discutido na estrutura da fonte de alimentação.

Vantagens e desvantagens da fonte de alimentação sem transformador

Como qualquer outro equipamento tecnológico, a fonte de alimentação sem transformador tem suas vantagens e desvantagens.

Vantagens

• Primeiro, é barato.
• Então, requer menos espaço, tornando-o menos volumoso, em oposição a um aplicativo baseado em transformador que é caótico e pesado.
• Além disso, você pode usá-lo em componentes eletrônicos de baixa potência.

Desvantagens

• Primeiro, o excesso de dissipação de calor pela fonte de alimentação resistiva sem transformador reduz a tensão de saída final, reduzindo assim sua eficiência.
• Infelizmente, a saída de corrente máxima que você pode obter é de aproximadamente 1 ampere. Não é favorável para cargas indutivas ou resistivas de corrente que requerem 20 A ou 30 A para operar.
• Novamente, o circuito não tem isolamento da alimentação de entrada, tornando-o arriscado de manusear (sem isolamento entre a saída e a entrada). Além disso, uma pequena quebra ou separação de um componente do circuito destruirá todo o dispositivo.
• Por fim, a configuração e a saída baixa não são adequadas para sistemas mais complexos, como segurança ou dispositivos médicos.

Felizmente, o projeto do circuito de potência sem transformador que descrevemos tem vários estágios de estabilização após o retificador da ponte. Desta forma, os riscos tornam-se baixos.

Introdução do diagrama de circuito da fonte de alimentação sem transformador

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

(um diagrama de circuito de uma fonte de alimentação sem transformador)

O diagrama de circuito é mostrado acima de um circuito de fonte de alimentação sem transformador que converte alta tensão CA em baixa tensão CC sem um indutor ou transformador. Na próxima seção, vamos detalhar como o circuito funciona.

Estrutura/Projeto da fonte de alimentação sem transformador

Algumas medidas de precaução que você deve tomar antes de fazer o circuito de fonte de alimentação sem transformador incluem;

• Em primeiro lugar, trabalhar com a tensão de entrada CA sem conhecimento e experiência de qualidade é extremamente perigoso. Portanto, manuseie o circuito com extremo cuidado.
• Segundo, use um diodo Zener ou um resistor com uma classificação de apenas 1 Watt ou superior (5w).
• Em terceiro lugar, se você não tiver um diodo Zener, poderá usar um regulador de tensão IC para regular a tensão.
• Além disso, não tente substituir o capacitor de classificação X por outro capacitor. A razão é que o outro capacitor irá estourar.
• Além disso, por motivos de segurança, você pode usar um fusível de 1 Amp antes do capacitor de classificação X e em série com a linha de fase.
• Espaçar suficientemente os componentes.
• Além disso, evite tocar em qualquer ponto do capacitor de queda, mesmo que você tenha desligado o circuito para evitar choques.
• Por último, mas não menos importante, use um valor diferente de capacitor com classificação X caso o produto exija mais corrente de saída e tensão de saída.

Componentes

Os componentes de um circuito de energia sem transformador incluem;

• R1:resistor de 1 Ω, 5 W.
• R2:resistor de 10 Ω; a carga aqui não deve ser inferior a 10 Ω.
• R3:resistor de 470 kΩ, 1W.
• R4:resistor de 1 Ω, 5 W.
• R5:fusível de 200 mA.
• Capacitor de queda de tensão/capacitor de classificação X (o componente principal) – disponível em corrente alternada de 230 V, 400 V, 600 V ou até mais.

(tipos de capacitores).

• C1:capacitor eletrolítico polarizado de 33.000 – µF, 25 VL.
• C2 e C3:capacitor não polarizado feito de poliéster ≥ 400 V, 10 µF.
• D1:Diodo 1N4007.
• D2:diodo Zener de 12 V e 3 W.
• D3 a D13:1N4007.

O design sem transformador ideal

1. O capacitor C1 reduz a alta corrente da rede elétrica de 120V ou 220V para uma carga CC de saída adequadamente menor. Assim, um microfarad de C1 produz cerca de 50mA de corrente para a carga de saída.
2. O resistor R1 fornece um caminho de descarga para a alta tensão de C1 quando você desconecta o circuito da entrada da rede elétrica. É porque C1 pode armazenar os altos volts, ou seja, 120V ou 220V, e causar um choque de alta tensão quando você toca os pinos do plugue em seu estado de desprendimento. R1 descarregará a alta tensão rapidamente.
3. Os diodos D1 a D4 funcionam como um retificador de ponte que converte CA de baixa corrente de C1 em CC de baixa corrente. C1 não restringe a tensão a 50mA, mas restringe a corrente. Em outras palavras, a CC na saída do retificador de ponte é o valor de pico de 220V. O cálculo é o seguinte;

220 x 1,41 =310 V CC. Ficaremos com aproximadamente 310 V, com 50 mA na saída da ponte.

4. 310V é, no entanto, muito alto para uma baixa tensão, exceto quando usado em um relé. Assim, você usará a classificação correta do diodo Zener para desviar os 310V DC para um nível baixo desejável, por exemplo, 24V, 12V, entre outros.

(tipos de diodos Zener)

5. O resistor R2 é o resistor limitador de corrente. Apesar de C1 atuar como limitador de corrente, quando você aplica instantaneamente a entrada AC ao circuito, C1 funciona como um curto-circuito em questão de milissegundos. Nos poucos milissegundos quando o interruptor está ligado, uma entrada de alta tensão CA de 220V entra no circuito de alimentação. Infelizmente, os altos níveis de tensão podem destruir a carga de saída CC.

Uma maneira melhor de lidar com a situação é introduzindo o NTC. Mas neste caso, usamos um R2 como limitador.

O capacitor do filtro é C2. Principalmente, ele funciona suavizando as ondulações de 100Hz da ponte que você corrigiu inicialmente para um DC mais limpo.

Tipo de fonte de alimentação sem transformador

A fonte de alimentação sem transformador está disponível em dois tipos principais, e vamos discuti-los em detalhes.

Os exemplos são;

1. Fonte de alimentação resistiva sem transformador

Com a fonte de alimentação resistiva, você usa o resistor através do resistor de queda de tensão para reduzir o calor na forma de energia. Devido à redução de calor, existe uma resistência que limita o excesso de corrente. Geralmente, o resistor de queda de tensão dissipa a energia térmica.

Um ponto a ser observado – principalmente, você encontrará algumas aplicações usando o resistor com potência nominal dupla. É porque dissipa mais energia através dele quando comparado aos outros tipos de fonte de alimentação sem transformador.

2. Fonte de alimentação capacitiva sem transformador

O segundo tipo, fonte de alimentação capacitiva, opera com baixa perda de energia e dissipa o calor, tornando-o mais eficiente.

Estrutura; Aqui, o capacitor de classificação X tem uma conexão de 230 V, 400 V e 600 V em série. Então, a rede atua como capacitores de queda e funciona para diminuir a tensão.

Diferença entre a fonte de alimentação resistiva e capacitiva sem transformador

Principalmente, os dois tipos diferem. Há menos a zero perda de energia e dissipação de calor no circuito da fonte de alimentação capacitiva, pois o resistor de queda de tensão diminui o excesso de tensão. Pelo contrário, um tipo resistivo dissipará energia extra como calor através do resistor de queda de tensão.

Fontes de alimentação sem transformador 12v

Usaremos o diagrama acima para discutir este terceiro tipo, a fonte de alimentação sem transformador de 12V.

Princípio de ação; ele usa um diodo Zener, retificador de ponte, capacitor e resistor para converter uma tensão CA de 220 V em uma tensão de 12 CC.

• C1 atua como um capacitor de classificação X que reduzirá a tensão CA elevada.
• D1, D2, D3 e D4, que são os diodos retificadores em ponte, convertem a corrente alternada (AC) em corrente contínua (DC) através da retificação. A retificação resulta na conversão de 230V AC para 310V DC alto por causa do Peak RMS no sinal AC.
• Em terceiro lugar, o capacitor C2 elimina as ondulações que a tensão CC obteve.
• Então, o resistor R1 elimina a corrente armazenada que ocorre quando você desliga o circuito. Na outra extremidade, o resistor R2, usado para limitar a corrente de inrush, limita o excesso de fluxo de corrente.
• Além disso, o diodo Zener remove a tensão inversa de pico e, em seguida, estabiliza e regula a tensão CC de saída para os 12V necessários.
• Para garantir se está funcionando ou não, você conecta o LED ao circuito.
• Finalmente, você envolve o circuito totalmente com um material à prova de choque para evitar danos e choques elétricos. Além disso, você pode conectar um pequeno transformador de isolamento na entrada da fonte de alimentação para isolá-la da fonte CA principal.

6. Aplicação de fonte de alimentação sem transformador

Muitas vezes, a fonte de alimentação sem transformador tem uma gama de aplicações em componentes eletrônicos de baixo custo e baixa potência, tais como;

• Conversores analógicos para digitais,
• Sistemas em telecomunicações,
• Sistemas de comunicação digital,
• Circuitos em circuitos reguladores e divisores de tensão,
• Brinquedos eletrônicos,
• Carregadores de celular,
• Lâmpadas LED e

(tiras de LED brancas para tensão 12V e 24V com ajuste)

• Luzes de emergência.

Conclusão

Em resumo, um circuito de fonte de alimentação sem transformador é um substituto sólido para uma fonte de alimentação baseada em transformador. É em termos de volume, custo e tamanho. Apesar de produzir baixas correntes, o circuito sem transformador tem beneficiado aparelhos elétricos com necessidades de menor tensão.

Como possui especificações no procedimento, é melhor tomar precauções extras durante o seu momento de bricolage. Uma leitura deste artigo irá esclarecê-lo e destacar as etapas necessárias. Se, no entanto, você tiver dúvidas ou pensamentos pendentes, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco. Uma solução para sua necessidade é uma solução para o mundo tecnológico.