¿Por qué este adaptador de corriente no tiene transformador?

Question

He visto un cargador de baterías que convierte 220 V CA a 6 V CC sin transformador.

Ahora me pregunto por qué muchos adaptadores de corriente (si no todos) utilizan un transformador, ¿se trata de eficiencia o de deriva con el tiempo?

Actualización: Este circuito está dentro de esta antorcha

Answer 1

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 se ven a menudo este tipo de fuentes de alimentación es sencilla: no es seguro . Esto se debe a que una de las patas de la fuente de alimentación de CA debe, por necesidad, estar conectada directamente al circuito. Lo ideal es que sea el neutro, pero es difícil garantizarlo: las tomas mal conectadas o los enchufes no polarizados pueden provocar que parte del circuito se alimente con la parte caliente de la fuente de CA.

Answer 2

Se trata de un suministro de cuentagotas capacitiva como otros han dicho, pero voy a tomar un punto de vista ligeramente diferente de las cosas de seguridad.....

Si está integrado en la linterna, de modo que no se pueda acceder a ninguna parte de la linterna o del circuito de carga sin utilizar una herramienta (batería, LED, interruptor, etc.), y todo está sellado dentro de una caja de plástico con una toma de corriente adecuada para la carga, entonces no hay ningún problema y es perfectamente seguro. El problema sólo viene cuando se trata de proporcionar un medio para conectar una cosa así al mundo exterior, para proporcionar digamos 10mA o así a goteo cargar una batería en una linterna de emergencia este tipo de cosas es muy, muy estándar.

La cosa verde es una resistencia, sobre todo allí para limitar la corriente extraída de picos rápidos cuando la tapa no hace mucho bien, la mayor parte de la tensión se gotea a través del condensador, por lo que se disipa poca energía, pero el factor de potencia es horrible.

Hay un par de lugares donde la distancia de creapage parece un poco sospechosa, pero aparte de eso, he visto cosas mucho peores.

Answer 3

La mayoría de los países exigen que los dispositivos no conduzcan ninguna cantidad significativa de corriente entre cualquiera de los cables de alimentación de red y cualquier superficie metálica expuesta, incluso cuando se aplica una diferencia de potencial significativa (por ejemplo, 1000 voltios) entre los cables de alimentación y dicha superficie.

Los dispositivos pueden cumplir este requisito de tres maneras:

1. No tengas ninguna conexión entre cualquier cosa que utilice electricidad y cualquier superficie metálica expuesta.

2. En el caso de aparatos que requieran cantidades de energía absolutamente ínfimas, conéctalos a la red sólo a través de dispositivos que no pasen mucha corriente bajo ninguna condición. Este enfoque puede ser viable para un reloj LCD que sólo requiera 10uA, pero no es práctico para mucho más.

3. Convertir la electricidad en otra forma de energía y volver a convertirla en electricidad. En los casos que requieren un aislamiento extremo, se puede utilizar un motor alimentado por la red eléctrica (que convierte la electricidad en un campo magnético móvil que hace girar un eje) conectado mediante un eje no conductor a un generador (que utiliza el eje giratorio para generar un campo magnético móvil que luego utilizará para producir electricidad). Un transformador es una alternativa más barata, que omite los dos pasos intermedios de conversión y, por tanto, evita las pérdidas de conversión asociadas.

El enfoque nº 1 es el más barato cuando resulta práctico. El enfoque nº 2 rara vez es práctico. Muchos dispositivos no pueden utilizar ni el nº 1 ni el nº 2, por lo que aplican el nº 3. Los transformadores no son la única manera de lograr el #3, pero a menudo son más baratos y más prácticos que cualquier otra alternativa.

Answer 4

Se trata de eficiencia y costes. La tendencia en la industria electrónica para los dispositivos de gestión de potencia es prescindir de los transformadores en la medida de lo posible (y con ello, del cobre y su peso). La forma en que lo hacen legítimamente es con una clase de circuitos llamados generalmente fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) y convertidores.

En los circuitos conmutados, un oscilador (normalmente de onda cuadrada, con frecuencias que van desde los ?20kHz hasta los bajos MHZ en algunos casos) controla el encendido/apagado de un interruptor, normalmente un MOSFET, que controla un elemento de almacenamiento de energía, es decir, un inductor o un condensador, dependiendo de la topología del circuito, y hay unos cuantos, como aprenderás en tu curso de ECE si es que haces una asignatura de introducción a la electrónica de potencia.

El cargador de baterías que has visto es probablemente un ejemplo de convertidor buck ACDC, espero. (También hay convertidores ACAC y DCDC. Si elevan la tensión primaria, son impulsar convertidores. Si reducen el primario, son buck convertidores. Para no quedarse atrás, también hay convertidores buck-boost, que, por ejemplo, se utilizan para alargar la vida de las baterías en circuitos alimentados por pilas, para cuando la tensión de la batería llega por debajo de la tensión de alimentación necesaria. (No he oído hablar mucho de los convertidores boost-buck, pero no me extrañaría que tuvieran algunas aplicaciones).

Otro aspecto es el ahorro de peso, y con ello el coste del cobre. Si puedo reducir el peso de mi dispositivo, puedo fabricar más a menor coste y con mayores márgenes, o añadir 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 frecuencias de oscilación elevadas para reducir el tamaño del inductor: compárese la electrónica de potencia aeroespacial que funciona a 415 Hz frente a la red eléctrica general a 50/60 Hz. Sin embargo, al aumentar las frecuencias aumentan las pérdidas ("parásitos"), tanto óhmicas como en la \$R_{ds(ON)}\$ en sus interruptores MOSFET, y otros. Así que en electrónica de potencia hay compensaciones, y muchas, como aprenderás.

Los circuitos de potencia conmutados contienen mucha energía y, al funcionar casi al límite de las tolerancias de los componentes, tienden a desviarse con el tiempo (para los chips, consulte electromigración y "física del fallo"). La alta energía es lo que hace que sea peligroso trabajar con estos circuitos. Los diseñadores utilizan componentes de clase de potencia debido a estos requisitos, y son más caros, pero más resistentes, que un componente pasivo corriente.

Bastantes fabricantes de semiconductores producen chips de gestión de energía y baterías, y ahora chips de captación de energía, y suelen tener muy buena literatura técnica sobre el tema, así que empiece a explorar.

Bienvenido al mundo de la electrónica de potencia.

EDITAR

La placa de circuito que has mostrado es la forma de no hacerlo. Si he leído la placa correctamente, el componente verde grande es muy probablemente una resistencia de alta potencia, de alto valor, que reduce la tensión y restringe la corriente de la tensión de red, a continuación, rectifica esta tensión de CA y la suaviza con un gran condensador (componente naranja-rojo). Funcionará hasta que falle la resistencia. Si falla como circuito abierto, el cargador no funcionará, pero si falla como cortocircuito, fundirá los diodos rectificadores y el condensador. No es un circuito seguro. Devuélvelo y que te devuelvan el dinero si puedes, o tíralo antes de que alguien salga herido. (O utilízalo para piezas en proyectos no críticos :-) - es probable que los componentes sean baratos y de baja calidad).

Answer 5

Tanto por seguridad como porque es más práctico obtener (digamos) 5V @2.1A con una pequeña fuente flyback. Un suministro de gotero capacitiva tendría que dibujar enorme VA para obtener una cantidad relativamente pequeña de energía a cabo.

Un cargador de batería de baja corriente puede tener las conexiones de la batería aisladas del usuario, mientras que un adaptador de corriente tendrá un cable y el dispositivo puede tener metal expuesto, puertos, etc. Si el usuario está expuesto a una conexión directa a la red eléctrica, podría electrocutarse.