Alimentation sans transformateur :méthode approuvée pour réduire les coûts et l'espace

En règle générale, un transformateur abaisseur ou une alimentation à découpage convertit une tension secteur CA élevée en une tension CA basse. Ensuite, il favorise la conversion en une basse tension continue souhaitable. Bien qu'il soit efficace, le processus est coûteux et nécessite plus d'espace lors de la conception ou de la fabrication d'un produit. Et donc, pour réduire les défis, nous utilisons une alimentation sans transformateur. Aujourd'hui, nous allons en savoir plus sur une alimentation sans transformateur. Ainsi, nous discuterons de ses types de fonctionnement et donnerons des conceptions simples de circuits d'alimentation sans transformateur que vous pouvez essayer.

Un transformateur abaisseur

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

Comme son nom l'indique, une alimentation sans transformateur produit une basse tension continue à partir d'une haute tension alternative sans transformateurs ni inductances.

(inducteurs)

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'une alimentation sans transformateur est la conversion d'un courant alternatif monophasé haute tension en une tension continue basse. Le concept utilise un circuit diviseur de tension fonctionnant sans inducteurs ni transformateurs. De plus, le circuit d'alimentation intègre des processus tels que la limitation d'appel, la division de tension, la régulation et le redressement.

Maintenant, le schéma ci-dessus fonctionne comme suit ;

• Notre objectif est de convertir le courant alternatif monophasé haute tension (230 V/120 V) en une tension continue basse requise (5 V/3 V/12 V).
• Les diodes redressent et régulent la haute tension alternative en basse tension continue.
• De plus, le condensateur (dans une connexion en série avec le courant alternatif) limite le flux de courant alternatif en raison de sa réactance. De cette façon, le flux de courant atteint une valeur spécifique selon le type d'alimentation sans transformateur. En tout temps, un condensateur classé X est préférable dans l'alimentation.
• De plus, la résistance contribue à l'excès de courant et à la dissipation de la chaleur.
• Ensuite, le pont redresseur débarrasse le circuit d'une tension et, grâce à un processus de redressement, il stabilise la tension de crête.
• La connexion à une ampoule LED teste enfin le fonctionnement du circuit.

Types d'alimentation sans transformateur

Les deux types de base d'alimentation sans transformateur incluent ;

Alimentation résistive sans transformateur

L'alimentation résistive sans transformateur utilise une résistance de chute de tension. Sa résistance aide en outre à éliminer l'excès de chaleur. Souvent, une résistance de puissance double est recommandée car elle dissipe plus de puissance.

Alimentation capacitive sans transformateur

À l'inverse, une alimentation capacitive sans transformateur a une faible perte de puissance et une faible dissipation thermique. Ici, un condensateur classé X (de 400 V, 230 V ou 600 V) est le condensateur de chute de tension, et il élimine l'excès de tension.

4. Avantages et inconvénients de l'utilisation d'un circuit d'alimentation sans transformateur

Avantages

• Tout d'abord, sa conception est bon marché et convient aux applications à faible puissance par rapport aux circuits à base de transformateurs.
• En outre, il est moins encombrant et compact et nécessite donc moins d'espace.

Inconvénients

• Un circuit d'alimentation sans transformateur ne peut pas générer un courant de sortie élevé (1 ampère). Ainsi, il ne privilégie que les applications nécessitant un courant inférieur ou égal à 1 Ampère.
• Ensuite, il n'y a pas d'isolation du circuit par rapport au potentiel du secteur, ce qui constitue un danger pour le manipulateur.
• De plus, ses dissipations thermiques excessives interfèrent avec la tension de sortie.
• Enfin, cela permet des surtensions qui peuvent finalement détruire les circuits d'alimentation et le circuit alimenté.

Heureusement, les exemples de circuit ci-dessous donnent des solutions à certains des défis. Alors, continuez à lire.

Quatre circuits d'alimentation simples sans transformateur expliqués

Conception de base sans transformateur

Une conception de circuit de base sans transformateur

Fonctionnement et conception du circuit

• C1 réduit le CA élevé (secteur 120 V ou 220 V) à un CC plus faible pour une meilleure charge CC de sortie.
• Deuxièmement, chaque fois que vous débranchez le circuit de l'entrée secteur, R1 donne un chemin de décharge pour la haute tension C1. En tant que tel, vous évitez tout choc de tension des broches de la prise lorsque C1 n'est pas dans l'alimentation principale.
• Ensuite, D1 à D4 sont des ponts redresseurs. Ils convertissent le courant alternatif faible de C1 en courant continu faible.
• La tension continue résultante est maintenant élevée pour la plupart des appareils basse tension autres qu'un relais. Une diode Zener dérivera la haute tension vers une valeur recommandée selon vos besoins.
• Plus loin, nous avons R2 comme résistance de limitation de courant. C1 n'offre un court-circuit que pendant quelques millisecondes sur l'entrée secteur AC de la première application. Les quelques millisecondes permettent un courant alternatif élevé dans le circuit mais peuvent détruire la charge de sortie. R2 empêche donc les dommages.
• Enfin, C2 agit comme condensateur de filtrage. Il génère des ondulations lisses de 100 Hz à partir de ponts redresseurs vers un courant continu plus propre.

Mise à niveau vers une alimentation sans transformateur à tension stabilisée

Ici, nous allons former un circuit d'alimentation capacitif à une alimentation sans transformateur stabilisée en tension variable ou sans surtension.

Le circuit de mise à niveau vers une alimentation sans transformateur à tension stabilisée.

Conception/exploitation du circuit

• Les diodes IN4007 redressent la tension secteur tandis que le condensateur 10uF/400V la filtre. Ensuite, la tension de crête résultante, redressée à partir du secteur, atteint 310V.
• La base du TIP122 (vous pouvez également utiliser le MJE13005) configure le réseau diviseur de tension, maintenant ainsi une tension de sortie requise. De plus, vous pouvez obtenir un 12V en réglant le potentiomètre 10k sur la masse/l'émetteur du TIP122.
• Le condensateur 220uF/50V crée une tension nulle momentanée à la base pour s'éteindre si OFF dans un circuit allumé.
• De plus, pendant la période de mise sous tension, l'inductance, via la bobine, empêche les courants d'appel de pénétrer dans le circuit. De plus, il offre une résistance élevée, empêchant ainsi les dommages de se produire.

À emporter ; vous pouvez également utiliser un régulateur de tension, IC7805, pour obtenir une tension abaissée attachée ou un 5V.

Circuit d'alimentation sans transformateur à passage par zéro

Notre troisième projet s'applique principalement à une alimentation capacitive sans transformateur pour la détection de passage par zéro. C'est parce que les condensateurs agissent comme des courts-circuits pendant quelques millisecondes lorsqu'ils reçoivent une tension d'alimentation. Ensuite, il se recharge et revient à son niveau de sortie spécifié.

Conception et exploitation des circuits

Circuit d'alimentation sans transformateur à passage par zéro

Passage à zéro dans le secteur AC

Un potentiel principal AC comprend des cycles de tension qui montent et descendent de zéro au maximum ou vice versa avec les polarités.

Ainsi, lorsque la tension secteur approche du pic de cycle, elle a un courant et une tension élevés. La mise sous tension de l'alimentation capacitive provoque la rupture de la haute tension à travers la charge CC et l'alimentation.

Inversement, dans un passage à zéro du secteur, le secteur reçoit une tension et un courant faibles lorsqu'il s'approche de la phase zéro. Par conséquent, allumer n'importe quel appareil maintenant est sûr et ne peut subir aucune surtension.

En bref, la mise sous tension d'une alimentation capacitive lorsque l'entrée CA passe par la phase zéro empêche les surtensions.

Comment ça marche

• La mise sous tension maintient initialement un triac éteint en raison de l'absence d'un pilote de grille. De plus, la charge connectée au réseau du pont reste dans un état désactivé.
• Ensuite, la tension d'alimentation de la sortie du condensateur 105 V/400 V passe par la broche 1/2 de l'IC octo-coupleur pour atteindre la LED IR. Une réponse de lumière LED IR aide à surveiller et à traiter l'entrée. Par conséquent, lorsque le circuit détecte que le cycle CA approche d'un point de passage par zéro, le commutateur interne bascule.
• Enfin, il allume le triac, maintenant ainsi un état allumé sur l'unité jusqu'à ce que vous l'allumiez/éteigniez à nouveau.

Commutation de l'alimentation sans transformateur à l'aide de l'IC 555

La solution finale consiste à utiliser l'IC 555 dans son mode monostable pour réguler la surtension de pointe. De plus, l'IC 555 intègre le concept de circuit de commutation à passage par zéro.

CI de minuterie 555

Définition de la commutation au passage par zéro

Une onde sinusoïdale dans une alimentation secteur commence à partir d'une marque de potentiel zéro. Ensuite, il monte progressivement jusqu'à un point de tension crête (120 ou 220). Ensuite, il revient à la marque initiale probable de zéro. Nous appelons le cycle un cycle positif.

Ainsi, après le cycle positif, la forme d'onde plongera et recommencera le processus ci-dessus. Cependant, il est dans une direction négative jusqu'à ce qu'il atteigne le zéro. Selon les exigences du secteur, le cycle du circuit peut se produire 50 à 60 fois par seconde.

Lorsque la forme d'onde entre dans le circuit, tout point sans zéro perturbe la surtension de l'interrupteur ON. La raison immédiate est due au courant élevé de la forme d'onde. La charge doit faire face à l'interrupteur ON lors du passage à zéro pour éviter tout problème. De cette façon, une augmentation progressive ne représentera aucun danger.

Commutation d'un circuit sans transformateur à l'aide d'IC555

Fonctionnement du circuit

À partir de notre schéma de circuit ci-dessus ;

• Les quatre diodes 1N4007 fonctionnent comme une configuration de pont redresseur standard, la jonction cathodique produisant une ondulation de 100 Hz.
• Le diviseur de potentiel 47 k/20 K diminue la fréquence de 100 Hz, qui atteint ensuite le rail positif de l'IC555. Le potentiel reçoit la régulation, puis C1 et D1 le filtrent.
• A travers une résistance de 100 k, la base Q1 reçoit également le potentiel.
• Lorsque le secteur CA est au-delà de (+) 0,6, Q1 maintient un état commuté sur OFF. Cependant, la forme d'onde CA descendant en dessous de (+) 0,6 volts allume Q1. De plus, il met à la terre la broche 2 puis produit une sortie positive sur la broche 3 du CI.
• Ensuite, la sortie IC allume la charge et le SCR et maintient l'état jusqu'à ce que la période MMV passe. Ensuite, un nouveau cycle commence.
• Un temps ON stable génère un courant supplémentaire vers la charge, contribuant à une LED lumineuse. Vous pouvez également faire varier le préréglage 1M pour régler le temps ON de votre monostable. Le circuit IC555 obtient une restriction à un courant alternatif proche de zéro, donc aucune surtension pendant le temps ON.

Applications de l'alimentation sans transformateur

Les applications d'une alimentation sans transformateur comprennent principalement des appareils à faible coût et à faible consommation tels que :

• Convertisseurs analogique-numérique,
• Ampoules LED,

(Ampoules LED)

• Systèmes de communication numérique,
• Chargeurs mobiles,
• Jouets électroniques,
• Récepteurs TV,
• Lumières d'urgence,

(feux de secours)

• Systèmes de télécommunications, et
• Circuits régulateurs et diviseurs de tension.

Conclusion

Dans l'ensemble, les circuits d'alimentation sans transformateur ont sans aucun doute remplacé les alimentations à base de transformateur. Leur faible production de courant profite aux applications basse tension. De plus, ils sont bon marché et compacts.

L'article élabore des moyens par lesquels vous pouvez créer vos circuits sans transformateur avec les étapes nécessaires. Cependant, si vous souhaitez toujours faire plus de demandes, veuillez nous contacter.