Alimentation sans transformateur:les bases générales, le fonctionnement et les exigences expliqués

Généralement, les produits électroniques ont un transformateur abaisseur qui permet à l'alimentation CC de convertir les tensions secteur CA en une tension CC (souvent faible). Le processus consiste à convertir un courant alternatif supérieur en courant alternatif inférieur, puis en courant continu basse tension, à l'aide d'un transformateur à découpage. Si le procédé est suffisant à long terme, il peut être coûteux et encombrant car il nécessitera également un espace plus important lors de la conception et de la fabrication du produit. Par conséquent, une alternative moins chère et meilleure que vous devriez envisager est l'alimentation sans transformateur. En plus d'être une alimentation à découpage, elle est moins coûteuse et de petite taille. De plus, vous pouvez l'utiliser dans une large gamme de composants électroniques tels que les appareils électroménagers.

Qu'est-ce qu'une alimentation sans transformateur ?

Comme son nom l'indique, un circuit d'alimentation sans transformateur n'utilise ni inductance ni transformateur lorsqu'il fournit un faible courant continu à partir du courant alternatif haute tension du secteur. Il fonctionne en faisant chuter le courant primaire alternatif (120 V ou 230 V) par un condensateur haute tension à un niveau de courant faible (12 V, 5 V ou 3 V).

Le niveau inférieur est adapté car il assure un fonctionnement optimal de la charge ou du circuit électronique connecté. Ainsi, vous devriez obtenir l'alimentation sans transformateur pour les circuits lorsque vous utilisez un circuit électrique qui nécessite de faibles courants (comme quelques milliampères) ou dans des circuits à microprocesseur.

Le circuit sans transformateur a un principe de fonctionnement qui implique la limitation de l'appel, la division de la tension d'alimentation, la régulation et le redressement - à discuter dans la structure de l'alimentation.

Avantages et inconvénients de l'alimentation sans transformateur

Comme tout autre équipement technologique, l'alimentation sans transformateur a ses avantages et ses inconvénients.

Avantages

• Tout d'abord, c'est bon marché.
• Ensuite, il nécessite moins d'espace, ce qui le rend moins encombrant, contrairement à une application basée sur un transformateur qui est chaotique et lourde.
• Vous pouvez également l'utiliser dans des composants électroniques de faible puissance.

Inconvénients

• Tout d'abord, les dissipations de chaleur excessives par l'alimentation résistive sans transformateur abaissent la tension de sortie finale, réduisant ainsi son efficacité.
• Malheureusement, la sortie de courant maximale que vous pouvez obtenir est d'environ 1 ampère. Il n'est pas favorable aux charges inductives ou résistives de courant qui nécessitent 20 A ou 30 A pour fonctionner.
• Encore une fois, le circuit n'a pas d'isolation de l'alimentation d'entrée, ce qui le rend risqué à manipuler (pas d'isolation entre la sortie et l'entrée). De plus, une légère rupture ou détachement d'un composant du circuit détruira l'ensemble de l'appareil.
• Enfin, la configuration et le faible rendement ne sont pas adaptés aux systèmes plus complexes tels que la sécurité ou les dispositifs médicaux.

Heureusement, la conception du circuit de puissance sans transformateur que nous avons décrite comporte divers étages de stabilisation après le pont redresseur. De cette façon, les risques deviennent faibles.

Introduction au schéma du circuit d'alimentation sans transformateur

https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_power_supply#/media/File:Capacitive_Power_Supply.png

(un schéma de circuit d'une alimentation sans transformateur)

Le schéma de circuit illustré ci-dessus montre qu'un circuit d'alimentation sans transformateur fonctionne en convertissant une haute tension alternative en basse tension continue sans inductance ni transformateur. Dans la section suivante, nous allons décomposer le fonctionnement du circuit.

Structure/conception de l'alimentation sans transformateur

Voici quelques mesures de précaution à prendre avant de fabriquer le circuit d'alimentation sans transformateur ;

• Tout d'abord, travailler avec la tension d'entrée CA sans connaissances et expérience de qualité est extrêmement dangereux. Par conséquent, manipulez le circuit avec une extrême prudence.
• Deuxièmement, utilisez une diode Zener ou une résistance avec seulement 1 Watt ou plus (5w).
• Troisièmement, si vous n'avez pas de diode Zener, vous pouvez utiliser un régulateur de tension IC pour réguler la tension.
• N'essayez pas non plus de remplacer le condensateur classé X par un autre condensateur. La raison étant que l'autre condensateur éclatera.
• De plus, pour des raisons de sécurité, vous pouvez utiliser un fusible de 1 A avant le condensateur X et en série avec la ligne de phase.
• Espacez suffisamment les composants.
• De plus, évitez de toucher les points du condensateur de chute même si vous avez éteint le circuit pour éviter d'être électrocuté.
• Enfin et surtout, utilisez une valeur différente de condensateur X si le produit nécessite plus de courant et de tension de sortie.

Composants

Les composants d'un circuit d'alimentation sans transformateur comprennent ;

• R1 :résistance de 1 Ω, 5 W.
• R2 :résistance de 10 Ω ; la charge ici ne doit pas être inférieure à 10 Ω.
• R3 :résistance de 470 kΩ, 1 W.
• R4 :résistance de 1 Ω, 5 W.
• R5 :fusible 200 mA.
• Condensateur de chute de tension/condensateur classé X (le composant principal) - disponible en courant alternatif 230 V, 400 V, 600 V, ou même supérieur.

(types de condensateurs).

• C1 :33 000 - µF condensateur électrolytique polarisé, 25 VL.
• C2 et C3 :Condensateur non polarisé en polyester ≥ 400 V, 10 µF.
• D1 :Diode 1N4007.
• D2 :diode Zener 12 V, 3 W.
• D3 à D13 :1N4007.

La conception sans transformateur idéale

1. Le condensateur C1 réduit le courant élevé du secteur 120 V ou 220 V à une charge CC de sortie suffisamment faible. Ainsi, un microfarad de C1 produit un courant d'environ 50 mA à la charge de sortie.
2. La résistance R1 fournit un chemin de décharge pour la haute tension de C1 lorsque vous débranchez le circuit de l'entrée secteur. C'est parce que C1 peut stocker les hautes tensions, c'est-à-dire 120 V ou 220 V, et provoquer un choc haute tension lorsque vous touchez les broches de la prise dans son état de détachement. R1 déchargera la haute tension rapidement.
3. Les diodes D1 à D4 fonctionnent comme un pont redresseur qui convertit le courant alternatif faible de C1 en courant continu faible. C1 ne limite pas la tension à 50mA mais limite le courant. En d'autres termes, le courant continu à la sortie du pont redresseur est la valeur de crête de 220 V. Le calcul est le suivant :

220 x 1,41 =310 V CC. On se retrouvera avec environ 310 V, avec 50 mA en sortie du pont.

4. 310V est cependant trop élevé pour une basse tension sauf lors de son utilisation dans un relais. Ainsi, vous utiliserez la valeur nominale correcte de la diode Zener pour dériver le 310 V CC vers un niveau bas souhaitable, par exemple 24 V, 12 V, entre autres.

(types de diodes Zener)

5. La résistance R2 est la résistance de limitation de courant. Bien que C1 agisse comme limiteur de courant, lorsque vous appliquez instantanément l'entrée AC au circuit, C1 fonctionne comme un court-circuit en quelques millisecondes. Dans les quelques millisecondes où l'interrupteur est allumé, une entrée de tension alternative élevée de 220 V entre dans le circuit d'alimentation. Malheureusement, les niveaux de tension élevés peuvent détruire la charge de sortie CC.

Une meilleure façon de faire face à la situation est d'introduire NTC. Mais dans ce cas, nous utilisons un R2 comme limiteur.

Le condensateur de filtrage est C2. Principalement, cela fonctionne en lissant les ondulations de 100 Hz du pont que vous avez initialement rectifiées en un courant continu plus propre.

Type d'alimentation sans transformateur

L'alimentation sans transformateur est disponible en deux types principaux, et nous en discuterons en détail.

Les exemples sont ;

1. Alimentation résistive sans transformateur

Avec l'alimentation résistive, vous utilisez la résistance aux bornes de la résistance de chute de tension pour réduire la chaleur sous forme d'énergie. En raison de la réduction de la chaleur, il existe une résistance qui limite l'excès de courant. Généralement, la résistance de chute de tension dissipe la puissance thermique.

Un point à noter - la plupart du temps, vous trouverez des applications utilisant la résistance à double puissance nominale. C'est parce qu'il dissipe plus d'énergie à travers lui par rapport aux autres types d'alimentation sans transformateur.

2. Alimentation capacitive sans transformateur

Le deuxième type, l'alimentation capacitive, fonctionne avec une faible perte de puissance et la chaleur se dissipe, ce qui le rend plus efficace.

Structure; Ici, le condensateur classé X a une connexion de 230V, 400V et 600V en série. Ensuite, le secteur agit comme des condensateurs de chute et fonctionne pour faire chuter la tension.

Différence entre l'alimentation résistive et capacitive sans transformateur

Principalement, les deux types diffèrent. Il y a moins de perte d'énergie et de dissipation de chaleur dans le circuit d'alimentation capacitif lorsque la résistance de chute de tension fait chuter la tension excessive. Au contraire, un type résistif dissipera l'énergie supplémentaire sous forme de chaleur à travers la résistance de chute de tension.

Alimentation sans transformateur 12v

Nous utiliserons le schéma ci-dessus pour discuter de ce troisième type, l'alimentation sans transformateur 12V.

Principe d'action ; il utilise une diode Zener, un pont redresseur, un condensateur et une résistance pour convertir une tension secteur AC de 220 V en une tension DC de 12 V.

• C1 agit comme un condensateur classé X qui fera chuter la tension alternative élevée.
• D1, D2, D3 et D4, qui sont les diodes de redressement en pont, convertissent le courant alternatif (CA) en courant continu (CC) par redressement. Le redressement entraîne la conversion de 230 V CA en 310 V CC élevés en raison du pic RMS du signal CA.
• Troisièmement, le condensateur C2 se débarrasse des ondulations que la tension continue a obtenues.
• Ensuite, la résistance R1 supprime le courant stocké qui se produit lorsque vous éteignez le circuit. A l'autre extrémité, la résistance R2, utilisée pour la limitation du courant d'appel, limite le flux de courant excédentaire.
• En outre, la diode Zener supprime la tension inverse de crête, puis procède à la stabilisation et à la régulation de la tension continue de sortie au 12 V requis.
• Pour vérifier si cela fonctionne ou non, vous connectez la LED au circuit.
• Enfin, vous enfermez entièrement le circuit dans un matériau antichoc pour éviter les dommages et les chocs électriques. De plus, vous pouvez connecter un petit transformateur d'isolement à l'entrée de l'alimentation pour l'isoler de l'alimentation secteur principale.

6. Application d'alimentation sans transformateur

Souvent, l'alimentation sans transformateur a une gamme d'applications dans les composants électroniques à faible coût et à faible puissance tels que ;

• Convertisseurs analogique-numérique,
• Systèmes de télécommunication,
• Systèmes de communication numérique,
• Circuits dans les circuits régulateurs et diviseurs de tension,
• Jouets électroniques,
• Chargeurs mobiles,
• Ampoules LED, et

(bandes LED blanches pour tension 12V et 24V avec réglable)

• Lumières d'urgence.

Conclusion

En résumé, un circuit d'alimentation sans transformateur est un remplacement solide pour une alimentation à base de transformateur. C'est en termes d'encombrement, de coût et de taille. Malgré la production de faibles courants, le circuit sans transformateur a profité aux appareils électriques ayant des besoins en tension plus faibles.

Comme il a des spécifications dans la procédure, il est préférable de prendre des précautions supplémentaires lors de votre moment de bricolage. Une lecture de cet article vous éclairera et mettra en évidence les étapes nécessaires. Si, toutefois, vous avez des questions ou des réflexions en suspens, n'hésitez pas à nous contacter. Une solution à votre besoin est une solution au monde technologique.