¿Se necesita un condensador paralelo en esta aplicación?

Question

Como se puede ver en los siguientes esquemas, tengo un transformador conectado a la red eléctrica de 220V y se convierte a 9V, que luego se conecta a un puente rectificador y regulador de voltaje a través de AC1 y AC2 etiquetas.

Este es un proyecto de control de TRIAC y estoy usando la señal etiquetada SYNC para que el microcontrolador sepa sobre los puntos de cruce cero.

Estoy llevando AC1 y AC2 al rectificador del puente desde otro tablero a través de algunos conectores de ruptura y un PCB, que en total es un rastro de unos 8 cm de largo por señal.

¿Necesito poner un pequeño y valioso condensador (alrededor de 100nF) a través de AC1 y AC2 ? Si es así, ¿dónde debo colocar este condensador en el PCB, más cerca del puente rectificador o del transformador? ¿Cómo se calcula la capacidad de voltaje del condensador? ¿Cuál es el valor del condensador necesario?

¿Cuál sería el propósito de este condensador, en detalle?

Editar:

No he dado muchos detalles sobre R1 y C1 en el segundo esquema. Intentaré dar más información con esta edición.

Estoy usando D1 para aislar el voltaje filtrado (DC) para poder tener una señal de detección de cruce por cero. Quería tener un 100 Hz, donde mi frecuencia de línea es de 50 Hz. Por eso he tomado la señal después del puente rectificador.

Aquí hay algunas capturas de pantalla de varias configuraciones.

Secundario del transformador*:

1. El R1 está poblado, 7805 se abastece de ~10mA
2. El R1 está poblado, 7805 fuentes ~75mA
3. El R1 no está poblado, 7805 se abastece de ~75mA

Salida del puente rectificador*:

1. El R1 está poblado, 7805 se abastece de ~10mA
2. El R1 está poblado, 7805 fuentes ~75mA
3. El R1 no está poblado, 7805 se abastece de ~75mA

Entrada de 7805*:

1. El R1 está poblado, 7805 se abastece de ~10mA
2. El R1 está poblado, 7805 fuentes ~75mA
3. El R1 no está poblado, 7805 se abastece de ~75mA

Señal etiquetada SYNC_In - R1 está poblada, 7805 fuentes ~10mA

Como pueden ver, en el plano subtitulado Salida del puente rectificador - R1 no está poblado, 7805 fuente ~75mA, el voltaje nunca baja lo suficiente para crear un SYNC_In señal.

_{* <em>Los títulos de las imágenes son de izquierda a derecha y están listados debajo de las imágenes relacionadas. Al hacer clic en el título de la imagen se abrirá una imagen de mayor resolución en la misma pestaña.</em>}

Answer 1

R1 y C1 en la sección de baja tensión (estaría bien que los designadores de tus componentes fueran únicos en todas las secciones del esquema que publicas) no tienen sentido.

R1 pone una carga innecesaria en la salida del transformador y no tiene ningún propósito útil.

C1 filtrará algunas frecuencias altas que pueden venir de la alimentación de alto voltaje y hacerla a través del transformador, pero no tiene sentido. Sólo los picos positivos de la salida del secundario conducirán a través de D1, lo que hace que C2 se cargue. Un poco de ruido de alta frecuencia superpuesto a la forma de onda de potencia sólo haría que los picos fueran ligeramente más altos, lo que es inofensivo. Además, la inductancia del transformador filtrará gran parte del contenido de alta frecuencia de todos modos.

C1 en el circuito de alta tensión tiene sentido ya que reducirá algunas de las altas frecuencias producidas por este circuito y por lo tanto retroalimentadas a la línea de alimentación. El puente rectificador de media onda tomará la corriente en ráfagas cortas, que contendrán armónicos significativos. La inductancia del transformador junto con C1 reducirá la magnitud de los armónicos más altos que se acoplarán de nuevo a la línea eléctrica.

Para una potencia tan baja (el transformador tiene una potencia nominal de sólo 2 VA), un simple condensador paralelo como C1 puede ser suficiente. Para niveles de potencia más elevados, puede ser necesario un filtro más deliberado. Para niveles de potencia aún más altos, debe cumplirse un determinado factor de potencia mínimo, dependiendo de la jurisdicción en la que se vaya a utilizar o vender el dispositivo.

Sin embargo, todo esto es ruido comparado con otro problema evidente de este circuito. La salida de 9 V RMS del transformador será rectificada en media onda para producir unos 12 V. Hasta aquí todo bien. Por la capacidad de 2 VA del transformador, sabemos que esta fuente está pensada para suministrar menos de 2 W. 2 W a 12 V serían 167 mA, así que seamos generosos y digamos que está pensada para proporcionar sólo 100 mA. Ten en cuenta que C1 sólo se cargará una vez por cada ciclo de la línea de alimentación. A juzgar por la entrada de 230 V y tu ubicación, podemos suponer que es a 50 Hz. Eso significa que C2 se cargará cada 20 ms.

Para simplificar, veamos cuánto caerá el voltaje en C2 suponiendo que se carga a 12 V instantáneamente una vez cada 20 ms. (100 mA)(20 ms) / 220 µF = 9 V, lo que significa que la línea de "12 V" caería a 3 V, lo que claramente no es bueno para la entrada de un regulador 7805.

Podemos trabajar hacia atrás y ver qué corriente puede mantener este suministro. Digamos que el 7805 necesita al menos 7,5 V para funcionar correctamente, lo que significa que C2 no puede caer más de 4,5 V. (4,5 V)(220 µF) / 20 ms = 20 mA. Por supuesto, C2 no se carga instantáneamente, por lo que el valor real es un poco mayor. Pero aún así, este suministro como se muestra no es básicamente bueno para las corrientes de salida más allá de 20 mA.

Añadido:

Acabo de darme cuenta de que hay un puente rectificador inmediatamente a la salida del transformador. De alguna manera mi cerebro se saltó eso originalmente desde que vi D1 allí, que parecía ser un rectificador de media onda.

Tener tanto el puente rectificador como el D1 es más tontería. Debido al pequeño valor de C2, yo mantendría el puente y me desharía de D1. Esto significa que la salida se cargará dos veces por ciclo de la línea de alimentación, pero con una caída de diodo más en serie. Digamos que la caída de tensión total del puente es de 1,4 V. Si se puede contar con que el transformador produzca 9 V de seno, entonces sus picos serán de 12,7 V. Eso menos las caídas de los diodos es 11,3 V. Eso deja 3,8 V de margen para que el 7805 funcione. (3,8 V)(220 µF) / 10 ms = 84 mA, que es lo máximo que puede producir esta alimentación desde el punto de vista de la caída de tensión de C2. (84 mA)(9 V) = 760 mW, por lo que debería estar dentro de las capacidades del transformador de 2 VA.

Si necesitas más de 80 mA más o menos de este suministro, entonces tienes que cambiar algo. Esto es asumiendo ya que D1 se sustituye por un cortocircuito.

Answer 2

Olin ha respondido a tu pregunta, pero quería señalar algo más. Tenga en cuenta que su tapa de filtro inicial, C1 en el lado de 230V, debe tener un valor nominal superior a 275V. Mientras que el voltaje nominal se indica típicamente para DC o RMS que realmente debe proporcionar un poco de espacio de cabeza para aumentar la longevidad de la pieza y para la seguridad cuando se trata de líneas de la red. Con 230VRMS debería utilizar algo del orden de ~400 o 450V como mínimo para estar seguro.

También tiene que ser un condensador de estilo X2 que esté diseñado para funcionar con la red de corriente alterna, de manera que si falla no se convierta en un peligro de incendio.

Lea la respuesta en Valores nominales de la tensión alterna de los condensadores para más información.

Answer 3

El propósito del condensador que se conecta en paralelo a la red es un filtro de alta frecuencia y debe colocarse cerca de la entrada.

Puede leer sobre el condensador en este nota de aplicación.

Parece que tu pregunta no se refería realmente al condensador de entrada a la red C1 sino a un condensador conectado en la salida del transformador, dicho condensador no servirá para nada.