Conversor de 230V CA a 5V DC, sin pérdidas

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¿Hay algún IC que convierta 230V AC a 5V DC? Tan sin pérdidas como sea posible. Quiero conectar mi microcontrolador a una toma de corriente normal y no tengo suficiente espacio disponible. Gracias.

    
pregunta arminb 23.09.2012 - 23:47

7 respuestas

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No hay nada como "sin pérdidas" en la electrónica, y no hay un solo IC que esté diseñado para hacer lo que quieres. Pero aquí hay algunas ideas diferentes de suministro. Como no especificó el consumo o la eficiencia actuales, veamos tres enfoques diferentes:

Suministro Zener no aislante

5% de eficiencia o menos

Los temporizadores enchufables que se basan en microcontroladores suelen usar fuentes de alimentación no aislantes, como esta:

R1esencialmenteeliminaladiferenciaentreeldiodoZeneryelpotencialdealimentacióndeCA,porloquenoseráeficienteparanadaexceptoparacargasligeras.Además,sucarganopuedecambiardrásticamente,yaquelaresistenciadebedimensionarseparaproporcionarsuficientecorrientealzenerparahacerqueinviertalaavalancha,sinproporcionardemasiadacorriente.Sisucargacomienzaatirardemasiadacorriente,suvoltajebajará.Sisucarganoextraesuficientecorriente,eldiodoZenerpuededañarse.

Pros

  • Muypequeño
  • muybarato
  • Excelenteparacargasextremadamenteligeras(MCU+dispositivodeconmutación)

Contras

  • Sinaislamiento
  • Lacorrientedecarganoesflexible;debeserfijadodentrodeunapequeñaventana

Suministrodetransformadorreguladoporfrecuenciadered

20-75%deeficiencia

Siemprepuedesusaruntransformador(60:1omenos),unpuenterectificadoryunreguladorlineal,comoeste:

Esto introduce un transformador voluminoso y costoso en el diseño, pero es más eficiente que el diseño anterior, y su carga puede variar un poco.

Pros

  • Más fácil de implementar
  • Diseñado para cargas de corriente media: por ejemplo, un radio reloj.
  • aislamiento completo
  • Relativamente barato

Contras

  • voluminoso
  • Bastante ineficiente

Convertidor AC / DC en modo conmutador completamente aislado

75-95% de eficiencia

El más eficiente (y más complejo) es un convertidor de conmutación de CA / CC. Estos funcionan según el principio de convertir primero AC a DC, luego cambiar el DC a frecuencias muy altas para hacer un uso óptimo de las características del transformador, así como minimizar el tamaño (y la pérdida) de la red de filtro en el secundario. Power Integrations hace un IC que hace todo el control / retroalimentación / manejo. Todo lo que necesita es agregar un transformador y optoaisladores. Aquí hay un ejemplo de diseño:

Como puede ver, la tensión de la red de CA se rectifica y filtra inmediatamente para producir CC de alta tensión. El dispositivo Power Integrations cambia esta tensión rápidamente a través del lado primario del transformador. La CA de alta frecuencia se ve en el secundario, y se rectifica y filtra. Notará que los valores de los componentes son bastante pequeños, incluso teniendo en cuenta el uso actual. Esto se debe a que la CA de alta frecuencia requiere componentes mucho más pequeños para filtrar que la CA de frecuencia de línea. La mayoría de estos dispositivos tienen modos especiales de potencia ultra baja que funcionan bastante bien.

Estos convertidores, en general, proporcionan una gran cantidad de eficiencia y también pueden generar cargas de alta potencia. Estos son el tipo de suministros que se ven en todo, desde pequeños cargadores de teléfonos celulares hasta fuentes de alimentación de computadoras de escritorio y portátiles.

Pros

  • extremadamente eficiente
  • aislamiento completo
  • Corriente de salida alta: puede generar 50+ amperios de CC de bajo voltaje con bastante facilidad.
  • Tamaño pequeño

Contras

  • Lista de materiales grande (Lista de materiales)
  • Difícil de diseñar
  • Requiere un diseño de PCB bien pensado
  • Usualmente requiere un diseño de transformador personalizado
  • Caro
respondido por el Jay Carlson 24.09.2012 - 00:55
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Sé que es una pregunta antigua, pero es posible que desee ver la SR086 .
En Vout, solo necesitas usar el registro de dc genérico (por ejemplo, 7805) para obtener tu 5V.

Nota: Esto no está aislado, por lo que podría ser peligroso dependiendo de la situación.

    
respondido por el arsenalist 22.09.2014 - 06:45
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Pregunta antigua pero actual. Después de evaluar decenas de enfoques para convertidores de potencia de CA / CC, concluí los siguientes (para mí).

Requisitos:

  1. Tamaño más pequeño posible.
  2. Menos componentes posibles (huella, tamaño, precio).
  3. Menos disipación de calor (eficiencia en otras palabras).
  4. Baja corriente, muy bajo voltaje, baja potencia de salida.

Requisito de abandono:

  • Aislamiento: en mi aplicación está bien aislado por caja, no se necesita protección humana.

(Hasta el momento, me voy con la PSU basada en el regulador LDO LR8. La mejor solución para corriente de hasta 30 mA. Se puede conectar en paralelo para obtener 100 mA por un precio y espacio adicionales). ACTUALIZACIÓN: La PSU basada en LR8 no es relevante, su corriente práctica es solo de 3 mA. Implementé PSU bastante pequeña, simple y estable con LNK305 IC. CuandoR1=2k,elvoltajedesalidaesdeaproximadamente3.3V.C2mejorusarunospocoscientosdeuF.Todoelcircuitodeentrada(D3,D4,L2,C4)loreemplacéconelpuentedediodo.C5=2.2uFessuficiente-paratamañopequeñoycosto.

Estoscircuitossonlosuficientementebuenos(tomadosdeInternet):menoscomponentes+bonificacióndeaislamiento.

Este es el segundo mejor circuito no simple aislado de ST.

En ambos circuitos sobre la bobina o el transformador son bastante grandes y caros.

Variantes descartadas:

  • Todo lo anterior en este hilo debido a la complejidad, transformadores, aislamiento, precio total de PSU, etc.
  • Viper17 y Altair04 debido a la complejidad y al transformador.
  • Basado en HV-2405E debido al final de la vida útil.
respondido por el Ivy Growing 31.01.2015 - 20:02
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Me sorprende un poco que, si bien se proporcionó el suministro Zener no aislante, no se menciona un divisor de voltaje de circuito de reactancia capacitiva no aislante.

Si el dispositivo funciona dentro de un requisito de corriente limitado, esto puede ser razonablemente eficiente. El principal problema con el diseño (bueno, además de no proporcionar aislamiento de la red) es que no se pueden usar tapas electrolíticas (que están polarizadas), y por lo tanto deben tener tapas de película de rango uF clasificadas a la tensión AC RMS (por lo que se necesitaría un circuito de 240 V tapas clasificadas a 350 V o más altas, que no son especialmente compactas. Los valores de capacitancia también dependen de la frecuencia de la red eléctrica de CA (60 Hz en los EE. UU., 50 Hz en gran parte del resto del mundo), así como de la tensión real de la red (que será el caso con cualquier diseño que no sea de conmutación). p>

OMI, se debe agregar un MOV (varistor de óxido de metal) a todos estos diseños para proteger contra las líneas transitorias. Uno está presente en el esquema SR086 (que curiosamente no muestra atribución). Eso debería salvar la Línea a Neutro (para la red eléctrica de EE. UU. 120 V) o la Línea a Línea (para la red eléctrica de 240 V), y debe conectarse entre el fusible y la carga (como se ve en el esquema SR086), e idealmente antes cualquier interruptor (ya que un pico suficientemente alto puede salvar un interruptor). Esto ayudará a proteger su circuito: un MOV debería manejar muchos picos pequeños y picos de tensión sin ningún problema, y dará vida a la espiga grande que de lo contrario freiría todo en su circuito, mientras que el fusible entre el MOV y la red eléctrica explotará si los cortos MOV mientras hacen su trabajo.

No tengo un esquema prefabricado de un divisor de voltaje de reactancia capacitiva, pero puedes encontrar uno en el Artículo de Wikipedia para Divisores de tensión

Artículo de Wikipedia para la fuente de alimentación capacitiva . La premisa básica es que, dado que usted está tratando con CA, la reactancia capacitiva imita la resistencia, pero con el beneficio de no "quemar" la energía, se almacena en la tapa y regresa a la línea en el ciclo de CA negativo.

    
respondido por el Splud 25.01.2015 - 08:51
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Sobre la base de la idea 7805 , utilizando piezas con menos pérdidas.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Este circuito reemplazó todos los rectificadores 1N4001 con los rectificadores Schottky 1N5819 y utilizó un regulador lineal de baja deserción AMS1117-5.0 .

El LDO puede vivir con un espacio de cabeza más pequeño que 7805 , por lo que si desea una salida de 5 V, puede alimentarlo con 5,6 V filtrados, además de las dos caídas Schottky de 0,2 V cada una tiene una tensión de CA de entrada máxima de 6V.

Un LDO con elemento de paso de PMOS ( AMS1117 usado PNP BJT) puede tener una pérdida aún más pequeña (altura de algunas decenas de milivoltios de su \ $ R_ {ds (on)} \ $) y por lo tanto más eficiente.

    
respondido por el Maxthon Chan 25.01.2015 - 09:36
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En realidad no es un "IC", pero es un paquete de montaje en PCB.

XP Power ECE05US05

enlace

O si no necesitas 5W, este es solo 1W

Recom RAC01-05SC

enlace

    
respondido por el O'Rooney 24.09.2012 - 00:52
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Buen diseño de referencia para suministros simples, de bajo consumo, sin transformador: enlace

    
respondido por el BobC 21.04.2015 - 11:39

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