Efecto de la disminución de la tensión de entrada del transformador en la tensión de salida

Question

He diseñado un dispositivo que se controla con un microcontrolador PIC. La alimentación de este micro es de +5 voltios. He utilizado un transformador para convertir +220 voltios a un voltaje más bajo +15 voltios. Luego un regulador 7805 genera +5 voltios que son utilizados por el micro y otros componentes. Ahora quiero saber que pasa si el voltaje de entrada cae muy alto. Por ejemplo, en una mala situación, tal vez accidentalmente el voltaje de la ciudad +220 cae muy alto y sube. Si el voltaje de entrada cae, el voltaje de salida del transformador caerá consecuentemente y en la corriente alta +5 voltios no se generará. Esto afecta al micro y el micro se apagará. Esta es una situación muy mala para mi dispositivo. ¿Cómo se puede proteger esto? ¿Es cierto que se utiliza el transformador? ¿Hay otra solución para proteger de la disminución de la tensión de entrada?

Answer 1

La salida de tensión del transformador será proporcional a la tensión de entrada. Si es de 15 VAC a 220 VAC de entrada, será de 13,6 VAC a 200 VAC de entrada, por ejemplo.

Parece que tienes mucho margen de maniobra, así que deberías poder tolerar una caída de tensión importante. De hecho, parece que tienes tanto que tu suministro es bastante ineficiente. A 15 V de salida, los picos de las ondas serán de 21,2 V. Asumiendo un puente de diodos de onda completa, pierdes alrededor de 1,4 V dejando 19,8 en los picos. Este es el nivel al que se cargará el condensador después del puente de onda completa dos veces por ciclo de línea, que es cada 10 ms para una potencia de 50 Hz.

El regulador 7805 necesita unos 7,5 V de entrada para hacer 5 V de salida fiables. Hay mucho espacio entre los 7,5 V mínimos que necesita el regulador y los 19,8 V máximos a los que se carga la tapa. El voltaje de la tapa caerá entre los picos dependiendo del tamaño de la tapa y la corriente. Por lo general, las cosas están dimensionadas para una caída de unos pocos voltios. Por ejemplo, digamos que tienes una tapa de 1 mF y el consumo de corriente es de 100 mA. Eso sólo caería 1 V en 10 mS, lo que hace que el voltaje más bajo en el 7805 baje a 18,8 V.

Podemos trabajar hacia atrás y ver cuál es la tensión de línea mínima necesaria en este caso. Se necesitan 7,5 V en el regulador como mínimo. La caída entre los picos sigue siendo la misma porque sólo es una función del consumo de corriente y la capacitancia. Eso significa que la tapa necesita ser cargada a 8,5 V en los picos, lo que requiere 9,9 V AC en los picos antes del puente de onda completa, que es 7 V RMS. Eso es el 47% de la salida a 220 V, por lo que su límite mínimo de entrada es de 103 V.

Por supuesto, siempre hay que dejar algo de margen porque hay cosas que ocurren, pero cualquier línea vagamente razonable de "220 V de potencia" no va a bajar hasta 103 V a menos que algo esté muy mal.

Otra solución es conseguir una fuente de alimentación de "entrada universal". Éstas están diseñadas para funcionar con cualquier fuente de alimentación doméstica del mundo. Suelen estar especificadas para algo así como 90-260 V AC, 50 o 60 Hz. Son conmutadores, por lo que son mucho más eficientes que tu regulador lineal. Esto es realmente una mejor respuesta de todos modos que una gran línea de hierro transformador de alimentación tipo de fuente de alimentación.