Vi un cargador de batería que convierte 220V AC a 6V DC sin un transformador.
Ahora me pregunto por qué muchos adaptadores de potencia (si no todos) están usando un transformador, ¿se trata de eficiencia o de desviación con el tiempo?
Actualización: Este circuito está dentro de esta antorcha.
La fuente de alimentación que ha encontrado en este dispositivo es de un tipo conocido como cuentagotas capacitivo . (Más información en el artículo de Wikipedia " fuente de alimentación capacitiva ".)
La razón principal por la que no ve este tipo de fuente de alimentación a menudo es simple: no es seguro . Esto se debe a que un tramo de la fuente de alimentación de CA debe, por necesidad, estar conectado directamente al circuito. Lo ideal es que este sea el tramo neutral, pero es difícil garantizarlo, ya que las salidas mal conectadas o los enchufes no polarizados pueden hacer que parte del circuito sea energizado por el brazo caliente de la fuente de CA.
Eso es un suministro de gotero capacitivo, como han dicho otros, pero voy a tener una visión ligeramente diferente de las cosas de seguridad ...
Si está integrado directamente en la antorcha de modo que no se pueda acceder a ninguna parte de la antorcha o del circuito de carga sin el uso de una herramienta (Por lo tanto, la batería, los LEDS, el interruptor, lo que sea) están sellados dentro de una caja de plástico con entrada de red adecuada para la carga, entonces está bien y perfectamente seguro. El problema solo se presenta cuando intenta proporcionar un medio para conectar una cosa así con el mundo exterior, ya que proporciona aproximadamente 10 mA para cargar la batería en una antorcha de emergencia, este tipo de cosas es muy, muy estándar.
Lo verde es una resistencia, principalmente para limitar la corriente de picos rápidos cuando la tapa no es muy buena, la mayor parte del voltaje se filtra a través del capacitor, por lo que se disipa poca energía, pero el factor de potencia es horrible.
Hay un par de lugares donde la distancia de la página de creación parece un poco sospechosa, pero aparte de eso, he visto cosas mucho peores.
La mayoría de los países requieren que los dispositivos no conduzcan una cantidad significativa de corriente entre cualquiera de los cables de alimentación principal y cualquier superficie metálica expuesta, incluso cuando se aplica una diferencia de potencial significativa (por ejemplo, 1000 voltios) entre los cables de alimentación y esa superficie.
Hay tres formas en que los dispositivos pueden cumplir este requisito:
No tiene ninguna conexión entre cualquier cosa que use electricidad y cualquier superficie metálica expuesta.
Para dispositivos que requieren una cantidad de energía absolutamente pequeña, conecte la red principal solo a través de dispositivos que no pasen mucha corriente bajo ninguna condición. Tal enfoque podría ser viable para un reloj LCD que requiere solo 10uA, pero no es práctico para ser mucho más allá de eso.
Convierta la electricidad a otra forma de energía y luego vuelva a convertirla en electricidad. Para los casos que requieren un aislamiento extremo, se podría usar un motor alimentado por la red (que convierte la electricidad en un campo magnético móvil, que luego hace girar un eje) conectado a través de un eje no conductor a un generador (que usa el eje giratorio para generar un magnético móvil). campo, que luego utilizaría para producir electricidad). Un transformador es una alternativa más económica, que omite los dos pasos de conversión centrales y, por lo tanto, evita sus pérdidas de conversión asociadas.
El enfoque # 1 es el más barato cuando es práctico. El enfoque # 2 es muy poco práctico. Muchos dispositivos no pueden usar el # 1 o el # 2, y así implementar el # 3. Los transformadores no son la única forma de lograr el número 3, pero a menudo son más baratos y más prácticos que cualquier otra alternativa.
Se trata de eficiencia y costo. La tendencia en la industria electrónica de los dispositivos de administración de energía es eliminar los transformadores tanto como sea posible (y con ello, el cobre y su peso). La forma en que lo hacen legítimamente es con una clase de circuitos generalmente llamados fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS) y convertidores.
En los circuitos de modo de conmutación, un oscilador (generalmente de onda cuadrada, con frecuencias que van desde 20kHz hasta el MHZ bajo en algunos casos) controla un interruptor, generalmente un MOSFET, encendido / apagado, que controla un elemento de almacenamiento de energía , es decir, un inductor o un capacitor, dependiendo de la topología del circuito, y hay algunos, como aprenderá en su curso de ECE cuando haga una asignatura de introducción de electrónica de potencia.
El cargador de batería que viste es muy probablemente un ejemplo de un convertidor Buck ACDC, espero. (Si no lo está, profundícelo). También hay convertidores ACAC y DCDC. Si aumentan el voltaje primario, son convertidores de aumento . Si bajan el primario, son convertidores buck . Para no quedarse atrás, también hay convertidores de aceleración, que, por ejemplo, se usan para prolongar la vida útil de las baterías en circuitos alimentados por baterías, para cuando el voltaje de la batería llega a ser inferior al voltaje de suministro requerido. (No he escuchado mucho acerca de los convertidores boost-buck, pero no me sorprendería si tuvieran algunas aplicaciones).
Otro aspecto es el ahorro de peso y, con ello, el costo del cobre. Si puedo reducir el peso de mi dispositivo, puedo enviar más de ellos a un costo menor y márgenes más altos, o agregar algunas funciones adicionales. Como sabrá, a medida que aumenta la frecuencia de la señal en un inductor, aumenta la inductancia. De ahí la tendencia de algunos diseñadores a utilizar altas frecuencias de oscilación para reducir el tamaño del inductor: compare la electrónica de potencia aeroespacial que funciona a 415 Hz frente a la red eléctrica general a 50/60 Hz. Sin embargo, a medida que aumentan las frecuencias, aumentan las pérdidas ("parasitics"), tanto ohmic como en el parámetro \ $ R_ {ds (ON)} \ $ en sus conmutadores MOSFET, y otros. Así que en electrónica de potencia, hay compensaciones, y muchas de ellas, como aprenderás.
Debido a que hay mucha energía presente en los circuitos de alimentación del modo de conmutación, y como están funcionando cerca de los límites de las tolerancias de los componentes, tienden a desviarse con el tiempo (para los chips, busque electromigración y "física del fracaso"). La alta energía es lo que hace que sea peligroso trabajar con estos circuitos. Los diseñadores usan componentes de clase de potencia debido a estos requisitos, y son más caros, pero más robustos, que su componente pasivo común.
Unos cuantos fabricantes de semiconductores fabrican chips de administración de energía y batería, y ahora chips de recolección de energía, y por lo general tienen muy buena información técnica sobre el tema, así que comience a explorar.
Bienvenido al mundo de la electrónica de potencia.
EDIT
La placa de circuito que has mostrado es la forma de no hacerlo. Si he leído la placa correctamente, el componente verde grande es probablemente una resistencia de bobinado de alambre de alto valor y alta potencia, que reduce la tensión y restringe la corriente de la tensión de la red, luego rectifica esta tensión de CA y la suaviza con un gran condensador enorme (componente naranja-rojo). Funcionará hasta que la resistencia falle. Si falla como circuito abierto, el cargador no funcionará, pero si falla como cortocircuito, los diodos rectificadores y el condensador explotarán. Esto no es un circuito seguro. Retíralo y obtén un reembolso si puedes, o tíralo antes de que alguien salga lastimado. (O utilícelo para piezas en proyectos no críticos :-) - es probable que los componentes sean baratos y de baja calidad.)
Tanto por seguridad como porque es más práctico obtener (por ejemplo) 5V @ 2.1A con un pequeño suministro de retorno. Un suministro de cuentagotas capacitivo tendría que atraer una gran cantidad de VA para obtener una cantidad de energía relativamente pequeña.
Se puede hacer un cargador de batería de baja corriente para tener las conexiones de la batería aisladas del usuario, mientras que un adaptador de corriente tendrá un cable y el dispositivo puede tener metales expuestos, puertos, etc. Si el usuario está expuesto a una conexión directa a la Red, podrían ser electrocutados.
Esta fuente de alimentación es sin transformador porque el fabricante intenta exprimir cada centavo del producto manteniendo bajos los costos. Este tipo de fuentes de alimentación ha sido discutido anteriormente , con el usuario informando que recibe descargas eléctricas del dispositivo. Ahora, su dispositivo parece estar mejor aislado, con solo el pequeño LED rojo y el interruptor a un potencial de red al tiempo que sobresale de la caja.
No estaría muy preocupado, pero mantendría mis manos lo más lejos posible del LED y del interruptor mientras se carga la antorcha.
Estos goteros capacitivos se muestran a menudo en el canal de YouTube de Big Clive, donde analiza cómo funcionan y los problemas que tienen con ellos. Como dice duskwuff, hay una conexión directa a la red. Algunos circuitos se vuelven aún más emocionantes al poner un interruptor de un solo polo en la entrada y usar una conexión de red no polarizada, por lo que tiene una probabilidad de 50/50 de tener un interruptor en vivo o neutral, lo que hace que el aparato esté en potencial de la red mientras está apagado.
enlace muestra una antorcha con gotero capacitivo y un puerto USB a potencial de red. ¡Muy emocionante!
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