Aquestes fonts d'alimentació de CA a CC utilitzen un sol xip per convertir la xarxa de 220 V o 120 V de CA en 12 V o 5 V CC sense dependre d'un transformador.
Aquí es discuteixen tres circuits de subministrament d’alimentació d’estat sòlid ajustables sense transformador, basats en un sol xip de 220V, senzills però eficients.
El primer funciona amb un únic IC SR087. El disseny no depèn de condensadors o inductors d’alt valor i, tanmateix, és capaç de subministrar 100mA de corrent a la càrrega adjunta.
1) Funcions principals i disseny del tauler
Les principals característiques d'aquesta font d'alimentació mitjançant l'IC SR087 són:
Alta eficiència sense incorporar inductors. No requereix condensadors d'alta tensió per caure de corrent de xarxa. Es pot utilitzar amb entrades de 120V CA i 220V CA. Sortida ajustable de 9V a 50VDC Té un circuit intern d’estadístiques suaus El consum d’espera és inferior a 200mW
El Supertex SR087 és un xip regulador de commutació sense transformador especialment dissenyat per funcionar directament des d’una línia rectificada de 220V o 120V AC.
El principi de funcionament és encendre un transistor de pas cada vegada que la CA rectificada arriba al nivell de sortida establert i apagar-lo tan bon punt es mantingui el nivell de sortida al nivell definit.
Un regulador lineal de 5V configurat internament ofereix una sortida fixa de 5V addicional des de l’IC per a dispositius operatius que necessiten entrades estrictes de 5V.
L'IC també facilita una funció de desactivació activada per l'entrada lògica externa, que es pot utilitzar per desactivar el circuit quan no s'utilitza i mantenir el sistema en mode d'espera.
AVÍS! L'aïllament galvànic no està inclòs en el disseny. Les tensions i xocs potencialment mortals poden estar flotant quan s’encén a la línia de corrent altern. El dissenyador que utilitza el SR087 ha de garantir que s’utilitzin mesures de seguretat adequades per protegir l’usuari final de la mort.
No es garanteix que els circuits descrits aquí compleixin els requisits de conducció de sobretensió i EMI.
El funcionament d'aquests circuits pot variar en funció d'una aplicació determinada. Es recomana al dissenyador que realitzi proves per verificar el compliment de les normes i regulacions mundials establertes.
Esquema de connexions
Llista de peces
Descripció del pinout
VIN: s’hauria de connectar a través d’una línia de 120 / 230VAC. L’estgae d’entrada de corrent altern del circuit està protegit contra corrents de sobretensió per un varistor d’òxid de metall (MOV) de 275V i també per un 1,25A
fusible de cop lent.
Mai utilitzeu un transformador a la línia d’entrada. L'elevada inductància pot generar un CEM posterior inductiu, sobrecarregant el
MOV i destruint-lo. Tingueu en compte que la font d’alimentació ajustable sense transformador de 50V proposada no està dissenyada per funcionar mitjançant l’entrada d’alimentació d’una ona quadrada ininterrompuda, que també se sol anomenar “ona sinusoïdal modificada”.
GND - Aquesta és la línia comuna del circuit. I com que el circuit no ofereix un aïllament galvànic de la xarxa elèctrica de 220V o 120V, connectant aquesta línia comuna a un equipament a terra.
(com ara un oscil·loscopi), pot provocar un curtcircuit de la línia de corrent altern i provocar un dany instantani al circuit o fins i tot a l’equip en ús.
També us recomanem que tingueu en compte que el GND pot tenir un nivell de tensió elevat respecte
a terra, fins i tot mentre l’entrada de CA està apagada. Aneu amb compte sobre això.
VOUT: es refereix a la sortida principal de l’etapa del circuit.
El SR087 IC està dissenyat per regular la tensió de sortida màxima i no el valor mitjà, per tant
el voltatge mitjà mostrarà una tendència a disminuir quan s’uneixi una càrrega.
VOUT es pot ajustar de 9,0 a 50V canviant el valor de R1 segons la fórmula que es dóna al diagrama del circuit
VREG - És la sortida regulada fixa de 5V, des de l’IC. Atès que aquesta sortida es deriva de la línia de 50 V, qualsevol càrrega a VREG pot causar una caiguda de corrent equivalent a través de VOUT.
VREG requerirà com a mínim 4,0 V d’espai lliure
per generar 5V, és a dir, un mínim de 9V a VOUT.
Com que l’IC és normalment un regulador lineal, l’SR087 es dissiparà
la potència actual a la sortida VREG o VOUT puja fins als 460 mW a 60 mA.
ACTIVA: si una lògica baixa (<0.2V) is applied on this pinout it enables Q1
i el VOUT activat.
No obstant això, és una lògica
alta (> 0,75 • VREG) en aquest pinout desactiva ràpidament Q1
, tancant el subministrament VOUT i també la sortida VREG.
No obstant això, si existeix una tensió externa a través dels terminals VOUT en estat desactivat, VREG continuarà funcionant permetent que es generi un 5.0V a través dels terminals especificats.
L'entrada ENABLE està equipada amb una resistència desplegable de 20 kΩ. En cas que no sigui necessari o inutilitzat, es pot deixar sense connexió o connectat a terra.
2) Font d'alimentació d'estat sòlid de 12V, 5V mitjançant IC LR645
Al següent segon disseny d'estat sòlid basat en IC, estudiem com es controla la tensió de xarxa a 12V i 5V mitjançant només un IC IC LR645G i alguns altres semiconductors actius de suport.
En una de les meves publicacions anteriors vaig proporcionar un circuit similar, però utilitzava un condensador d'alta tensió per deixar caure el voltatge de la xarxa fins a nivells útils més baixos.
Gràcies a Supertex ic. per proporcionar-nos aquest meravellós petit xip LR645G, que controla manualment qualsevol tensió entre 24 i 270 V CA i produeix voltatges de CC inferiors a 15 volts a la sortida, cosa que es fa idealment per operar circuits electrònics compactes i sensibles.
La millor part del circuit és que no incorpora components voluminosos voluminosos com un transformador o condensadors d'alta polaritat no polars.
Tot i que tots coneixem la forma senzilla de construir unitats d’alimentació sense transformador mitjançant condensadors d’alta tensió, aquests condensadors d’alta tensió tenen un gran inconvenient.
En activar-lo, aquestes tapes permeten que passin entrades de sobretensions i, a més, els transitoris intermedis siguin imparables amb aquests dispositius.
L'inconvenient pot causar estralls en qualsevol circuit electrònic que es pugui connectar a aquestes configuracions d'alimentació.
Com funciona LR645G
Mitjançant l’ús de LR645G, l’amenaça anterior queda absolutament anul·lada. La intensitat màxima disponible en aquest dispositiu és força baixa, al voltant dels 3 mA, però això mai no és un problema, ja que es pot disparar fins a 150 mA mitjançant una simple incorporació d’un fet DN2540N5 al circuit.
La figura que es mostra més amunt és un clàssic circuit d'estat sòlid configurat per un circuit d'alimentació sense transformador de 12V i 5V que pot proporcionar sortides de 15 i 5 volts.
15 volts està disponible just a la unió de la sortida del LR645 i l’entrada de l’Ic 7805.
Si no es requereix l'opció de 5 volts, la configuració al voltant del regulador de 5 volts només es pot eliminar, cosa que fa que el circuit sigui més senzill i compacte.
Descripció
En resum, el diagrama del circuit es pot entendre de la manera següent:
- La xarxa de corrent altern d’alta tensió es corregeix mitjançant la configuració del pont mitjançant quatre díodes a l’entrada.
- El voltatge rectificat es suavitza mitjançant el condensador del filtre introduït just després de la xarxa de ponts.
- L'alt voltatge rectificat i filtrat s'alimenta a l'IC LR645LG, que redueix efectivament la tensió a 15 volts a 3 mA.
- El FET treu la sortida de corrent de 3 mA a 150 mA i l’alimenta a la següent etapa que incorpora l’etapa de regulació de 5 volts.
Tanmateix, un gran inconvenient de no incorporar un transformador és el PERILL de xoc d’alta tensió que penja activament amb tots els punts nus del circuit.
Per tant, cal extremar la precaució en construir i provar aquest circuit i altres circuits connectats.
Llista de peces
Diodes: 1N4007
Condensador d'entrada: 4,7 uF / 400 V,
Els condensadors de sortida són 1uF / 25V
Els CI són LR645LG i 7805,
FET - DN2540N5
3) Circuit de subministrament d’alimentació de xip simple 0-400V
Es pot construir un circuit d’alimentació variable sense transformador de 0-400V fresc amb només un sol xip LR8 i algunes resistències. L'IC compta amb una etapa de control actual integrada que fa que el disseny sigui extremadament segur fins i tot per a circuits electrònics crítics.
Com està dissenyat LR8 IC per funcionar
L'IC LR8 és força similar al nostre LM317 o IC LM338, excepte el seu voltatge d'entrada màxim i les especificacions de capacitat de lliurament de corrent que estan molt separades, la resta d'atributs són exactament similars.
Atès que l’IC LR8 està dissenyat per funcionar amb enormes tensions de fins a 430V, la seva capacitat de maneig actual és, per tant, molt inferior a 20 mA màxim, però, no obstant això, a 400V aquest corrent pot semblar molt útil.
Atès que el circuit d’alimentació sense transformador de 0-400V proposat funciona amb més de 400V CA, implica que aquest circuit es podria connectar directament a la presa de corrent sense haver de preocupar-se de pujada d'entrada , o altres situacions catastròfiques relacionades.
Com funciona
Referint-se al disseny del circuit del 0-400V font d'alimentació sense transformador més amunt, podem veure que és exactament idèntic als reguladors de tensió del tipus LM317, on s’utilitza R1 per configurar la tensió de referència per al pin ADJ, mentre que R2 es situa per determinar la tensió de sortida prevista a través de C2.
En el diagrama, la resistència de 18K suposa que produeix una precisió de 5V a la sortida sempre que la tensió d’entrada sigui 12V per sobre del valor de sortida .... el que significa que per adquirir 5V la tensió mínima d’alimentació d’entrada ha de ser de 17V. De la mateixa manera, per garantir un mínim d'1,25 V a la sortida, la font d'entrada haurà d'estar al voltant de 13,2 V. En resum, la tensió diferencial ha de ser de + 12 V sobre el valor de sortida desitjat.
Per adquirir una sortida variable de 0-400V o 0-300V CC d'una font d'entrada rectificada de xarxa de 220V, el R2 es podria substituir per un pot de 100K.
Per a altres valors fixos, es podria utilitzar la fórmula especificada tal com es suggereix al diagrama.
El diagrama de pinout per a l'IC LR8 es pot aprendre de la següent imatge:
Ara que ja sabeu com construir un circuit d'alimentació sense transformador de 0-400V, com teniu previst utilitzar-lo per a les vostres necessitats específiques? .... penseu i compartiu-lo si és possible a través del quadre de comentaris.
Anterior: Màquina de votació electrònica amb mòdul de targeta SD Següent: Circuit de subministrament d’alimentació ajustable de 0-40V: tutorial de construcció
