Gerar DC de baixa tensão, a partir da rede elétrica 220v ou 110v AC, é muito útil e necessário no campo da eletrônica. DC de baixa tensão, como 5v, 6v, 9v, 12v, é usada em circuitos eletrônicos, lâmpadas LED, brinquedos e muitos itens eletrônicos domésticos. Geralmente as baterias são usadas para alimentá-los, mas elas precisam ser substituídas de vez em quando, o que não é econômico e também consome nosso tempo e energia. Portanto, a alternativa é gerar a CC a partir da rede elétrica CA, para a qual há muitos adaptadores CA-CC disponíveis, mas que circuito eles estão usando internamente?
A abordagem fácil e direta é usar o transformador abaixador para diminuir a CA, mas as desvantagens de usar o transformador são que eles são caros no custo, pesados em peso e grandes em tamanho. Já cobrimos este tipo de conversão AC para DC, usando o Transformer neste artigo Circuito carregador de telefone celular. E sim, também podemos converter CA de alta tensão em CC de baixa tensão, sem usar o transformador, isso é chamado de fonte de alimentação sem transformador. O principal componente de um circuito de alimentação sem transformador é o capacitor de queda de tensão ou o capacitor classificado como X, que são especialmente projetados para redes CA. Este capacitor classificado como X é conectado em série de linha de fase de CA, para diminuir a tensão. Este tipo de fonte de alimentação sem transformador é chamadoFonte de alimentação do capacitor.
Capacitor de classificação X
Como mencionado, eles são conectados em série com linha de fase de CA para diminuir a tensão, eles estão disponíveis em 230 V, 400 V, 600 V CA ou classificações superiores.
Abaixo está a tabela para corrente de saída e tensão de saída (sem a carga), de diferentes valores de capacitores com classificação X:
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Código Capacitor |
Valor do capacitor |
Voltagem |
Atual |
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104k |
0,1 uF |
4 v |
8 mA |
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334k |
0,33 uF |
10 v |
22 mA |
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474k |
0,47 uF |
12 v |
25 mA |
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684k |
0,68 uF |
18 v |
100 mA |
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105k |
1 uF |
24 v |
40 mA |
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225k |
2,2 uF |
24 v |
100 mA |
A seleção do capacitor de queda de tensão é importante, pois é baseada na reatância do capacitor e na quantidade de corrente a ser retirada. A reatância do capacitor é dada pela fórmula abaixo:
X = 1 / 2¶fC
X = Reatância do Capacitor
f = frequência de AC
C = Capacitância do capacitor nominal X
Usamos 474k significa capacitor de 0,47uF e a frequência da rede AV é de 50 Hz, então a reatância X é:
X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10 -6 = 6776 ohm (aprox)
Agora podemos calcular a corrente (I) no circuito:
I = V / X = 230/6775 = 34mA
Então é assim que a Reatância e a Corrente são calculadas.
Explicação do circuito
O circuito é simples, o capacitor de queda de tensão de 0,47uF é conectado em série com a linha de fase de AC, este é um capacitor não polarizado para que possa ser conectado de qualquer lado. Um resistor de 470k ohm é conectado em paralelo ao Capacitor, para descarregar a corrente armazenada no capacitor quando o circuito é desligado, evitando choques elétricos. Essa resistência é chamada de resistência de sangramento.
Um retificador de ponte adicional (combinação de 4 diodos) foi usado para remover o componente da metade negativa de CA. Este processo é denominado retificação. E um capacitor 1000uF / 50v foi usado para filtração, o que significa remover as ondulações na onda resultante. E, finalmente, um diodo Zener de 6,2 V / 1 W é usado como regulador de tensão. Como sabemos, este circuito fornece aprox. Saída de 12v (veja a tabela acima), então este diodo Zener regula para aprox. Tensão de 6,2v e refluxo da corrente extra. Um valor diferente de diodo Zener também pode ser usado para a tensão desejada, como 5,1 V, 8 V, etc. Um LED é conectado para fins de indicação e teste. R3 (100 ohm) é usado como um resistor limitador de corrente.
Use um resistor nominal de 1 Watt ou superior (5w), especialmente o resistor R4. Caso contrário, ele queimará depois de algum tempo. Eles geralmente são mais grossos do que o resistor normal. Abaixo está o diagrama para diferentes tipos de resistores:
As vantagens desta fonte de alimentação sem transformador em relação à fonte baseada em transformador são: É econômica, mais leve e menor.
Notas
- Faça isso por sua própria conta e risco, é extremamente perigoso trabalhar com rede elétrica CA sem a devida experiência e precaução. Tome muito cuidado ao construir este circuito.
- Não substitua o capacitor de classificação X por um capacitor normal, caso contrário, ele explodirá.
- Se mais tensão de saída e corrente de saída forem necessárias, use valores diferentes de capacitor de classificação X, de acordo com a tabela.
- Use apenas um resistor de classificação de 1 Watt ou superior (5w) e diodo Zener.
- Um fusível de 1 ampere também pode ser usado antes do capacitor de classificação X, em série com a linha de fase, para fins de segurança.
- O regulador de tensão IC também pode ser usado no lugar do diodo Zener para a regulação da tensão.