Fuente de alimentación estabilizada sin transformador para el amplificador de aislamiento

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Estoy construyendo un circuito similar a este: enlace (detección de tensión y corriente de una línea de 230V)

Estoy usando dos amperios de aislamiento HCPL-7520 para separar el lado de voltaje de línea del lado de bajo voltaje. El lado de bajo voltaje se alimentará desde USB o una verruga de pared externa regulada hacia abajo usando un 7805, ya que este lado necesitará una corriente considerable (Arduino, etc.)

Pero, en el lado HV, solo necesito una fuente de alimentación para alimentar los lados HV de los HCPL-7520, cada uno con un máximo de 19 mA. Entonces, me pregunto, ¿si puedo usar una fuente de alimentación sin transformador para controlar el lado de alta tensión? Dado que el lado HV también necesita un voltaje estable, usaría otro 7805 en este lado.

Por lo tanto, necesito una fuente de alimentación sin transformador, estabilizada con un 7805 y capaz de emitir 40 mA.

¿Cuáles son las consideraciones de diseño para tal fuente de alimentación? ¿Qué tipo de circuito recomendarías? ¿El 7805 consume una potencia significativa, lo que significaría que el suministro sin transformador tendría que generar más de 40 mA? El lado HV del circuito estará completamente aislado de los usuarios, por lo que no hay problema con que todo el circuito de la fuente de alimentación se considere activo, como es el caso de todos los diseños sin transformador.

También me gustaría implementar el circuito de manera que el conector de entrada pueda conectarse de cualquier manera (por ejemplo, cambiar la línea y el neutro en la entrada no importa)

    
pregunta Peter

1 respuesta

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Podría usar una fuente clásica de "condensador en serie" que utiliza la reactancia de un condensador como la parte principal del elemento de caída de voltaje.

i ~~ = V / Xc = 230 x (2 x Pi x Freq x C) o C ~~ = i / (230 x 2 x Pi x Freq) C por mA = 0.001 / (72256) @ 50 HZ.

Mejor - C = acerca de 15 nF por mA con suministro de 230 VAC 50 Hz

Entonces, para 40 mA C = 40 x 15 = 600 nF = 0.6 uF
Así que, por ejemplo, un capacitor de 1 uF 230 VCA con clasificación X o Y más el circuito habitual debería funcionar.

Arriba, uso 230 VCA y digo que C ~~ = ya que la corriente suministrada no está directamente relacionada con el voltaje RMS. Lo anterior debe estar lo suficientemente cerca para comenzar.
Tenga en cuenta que los condensadores DEBEN tener una clasificación de X o Y a la tensión utilizada.

Si el condensador falla total o parcialmente corto, es probable que destruya el circuito de entrada, incluidos los amplificadores HCPL-7520 un poco caros, pero se mantendrá el aislamiento. Tenga en cuenta que un suministro basado en un condensador de este tipo tiene teóricamente un lado "caliente" en el que entra la fase / corriente y un lado del voltaje nocionalmente bajo donde el neutro / retorno está conectado. Sin embargo, SIEMPRE asuma que TODOS los puntos en tal suministro SIEMPRE están a pleno potencial de la red. Murphy asegura que a veces lo serán.

Otro enfoque que es potencialmente un poco más preciso, menor costo y tan bueno a largo plazo pero no tan flexible experimentalmente, es operar el microcontrolador sin aislamiento de la red (por lo tanto no hay costosos amplificadores de aislamiento ni errores adicionales) y la pareja Salidas digitales a través de, por ejemplo, aisladores opto.

Actualmente estoy trabajando en diseños similares y estoy usando el enfoque del aislador óptico digital. Esto tiene las ventajas de un aislamiento de menor costo y no pérdidas de información a través de la barrera de aislamiento debido a que las señales son digitales. La fuente de alimentación aislada puede tener una corriente mucho más baja, por lo que la tapa nominal X o Y es más pequeña.

Vale la pena considerar el uso de un PCBA desde un cargador de USB a minutos u otra fuente de alimentación comercial. Si estos son lo suficientemente seguros para conectarlos a su teléfono celular, pueden ser lo suficientemente seguros como para usarlos en su fuente de alimentación en vivo *, y si fallan, todavía tiene los amplificadores de aislamiento que lo protegen. También puede usar dicho suministro para alimentar un medidor flotante completo con un procesador y, si tiene una salida digital optoaislada, estará seguro hasta el momento.

(* Separar algunos de los más baratos puede hacer que te preguntes sobre esto)

    
respondido por el Russell McMahon

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