La generació de CC de baixa tensió, a partir de la xarxa elèctrica de 220v o 110v, és molt útil i necessària en el camp de l’electrònica. La corrent continu de baixa tensió, com 5v, 6v, 9v, 12v, s’utilitza en circuits electrònics, bombetes LED, joguines i molts articles electrònics per a la llar. Generalment s’utilitzen bateries per alimentar-les, però cal substituir-les de tant en tant, cosa que no és rendible i també ens consumeix temps i energia. Així doncs, l’alternativa és generar la corrent continu de la xarxa de CA, per a la qual hi ha molts adaptadors AC-CC disponibles, però, quins circuits s’utilitzen a l’interior?
L’enfocament senzill i senzill consisteix a utilitzar transformadors reduïts per baixar el corrent altern, però els desavantatges d’utilitzar el transformador són que tenen un cost car, un pes elevat i una mida gran. Ja hem tractat aquest tipus de conversió de CA a CC, mitjançant Transformer en aquest article Circuit de carregador de telèfon mòbil. I sí, també podem convertir la CA d’alta tensió en CC de baixa tensió, sense utilitzar el transformador, això s’anomena font d’alimentació sense transformador. El component principal d’un circuit d’alimentació sense transformador és el condensador de caiguda de tensió o condensador de qualitat X, especialment dissenyats per a la xarxa de corrent altern. Aquest condensador nominal X està connectat en una sèrie de línies de fase de CA, per caure el voltatge. Aquest tipus de transformador es denomina menys font d'alimentacióAlimentació del condensador.
Condensador X-Rated
Com es va esmentar, es connecten en sèrie amb una línia de fase de CA per reduir el voltatge, estan disponibles en 230v, 400v, 600v CA o de potència superior.
A continuació es mostra la taula per al corrent de sortida i el voltatge de sortida (sense la càrrega), de diferents valors dels condensadors X-rated:
|
Codi del condensador |
Valor del condensador |
Voltatge |
Actual |
|
104k |
0,1 uF |
4 v |
8 mA |
|
334 k |
0,33 uF |
10 v |
22 mA |
|
474 k |
0,47 uF |
12 v |
25 mA |
|
684 k |
0,68 uF |
18 v |
100 mA |
|
105 k |
1 uF |
24 v |
40 mA |
|
225 k |
2,2 uF |
24 v |
100 mA |
La selecció del condensador de caiguda de tensió és important, es basa en la reactivitat del condensador i la quantitat de corrent a retirar. La reactància del condensador ve donada per la fórmula següent:
X = 1/2¶fC
X = Reactància del condensador
f = freqüència de corrent altern
C = Capacitat del condensador nominal X.
Hem utilitzat un condensador de 474 k de 0,47 uF i la freqüència de la xarxa AV és de 50 Hz, de manera que la reactància X és:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10 -6 = 6776 ohm (aprox)
Ara podem calcular el corrent (I) al circuit:
I = V / X = 230/6775 = 34mA
Així es calcula la reactància i el corrent.
Explicació del circuit
El circuit és senzill, el condensador de caiguda de tensió de 0,47 uF està connectat en sèrie amb la línia de fase de CA. Es tracta d’un condensador no polaritzat pel que es pot connectar des de qualsevol costat. Es connecta una resistència de 470 k ohm en paral·lel al condensador, per descarregar el corrent emmagatzemat al condensador quan el circuit està apagat, evitant així la descàrrega elèctrica. Aquesta resistència s’anomena resistència de Bleeder.
S'ha utilitzat un altre rectificador Bridge (combinació de 4 díodes) per eliminar el mig component negatiu de la CA. Aquest procés s’anomena Rectificació. I el condensador 1000uF / 50v s’ha utilitzat per a la filtració, vol dir eliminar les ondulacions de l’ona resultant. I, finalment, s’utilitza un díode Zener de 6,2v / 1w com a regulador de tensió. Com sabem, aquest circuit proporciona aprox. Sortida de 12 V (vegeu la taula anterior), de manera que aquest díode Zener el regula a aprox. Voltatge de 6.2v i retrocés del corrent addicional. També es pot utilitzar un valor diferent del díode Zener per a la tensió desitjada, com ara 5.1v, 8v, etc. Es connecta un LED per indicar-los i provar-los. R3 (100 ohm) s’utilitza com a resistència limitadora de corrent.
Utilitzeu una resistència nominal de 1 watt o superior (5w), especialment la resistència R4. En cas contrari, es cremarà al cap d’un temps. Solen ser més gruixuts de la resistència habitual. A continuació es mostra el diagrama de diferents tipus de resistències:
Els avantatges d’aquesta font d’alimentació sense transformador respecte a la font basada en transformadors són els següents: és rendible, més lleuger i més petit.
Notes
- Feu-ho pel vostre propi risc, és extremadament perillós treballar amb corrent altern sense necessitat d’experiència i precaució adequades. Tingueu molta precaució en construir aquest circuit.
- No substituïu el condensador X-Rated per un condensador normal, ja que no explotarà.
- Si es necessita més tensió de sortida i corrent de sortida, utilitzeu un valor diferent del condensador X-Rated, segons la taula.
- Utilitzeu només una resistència nominal de 1 watt o superior (5w) i un díode Zener.
- També es pot utilitzar un fusible d’1 amperi abans que el condensador X, en sèrie amb línia de fase, per motius de seguretat.
- El regulador de voltatge IC també es pot utilitzar en lloc del díode Zener per regular la tensió.