diseño de fuente de alimentación de baja corriente sin transformador

¡Hola amigos y colegas!

Con uno de mis alumnos estamos diseñando una especie de fuente de luz LED. Se alimenta de 220 CA directamente con un rectificador de diodo básico: muchas tiras de banda de LED se sueldan secuencialmente.lampara led artesanal

Ahora queremos agregarle algo de lógica de control (por ejemplo, IR o interruptor acústico). El truco es cómo potenciar esta lógica. Es decir, cómo crear 5V de baja corriente ya que aquí solo tenemos alrededor de 310 CC.

Mi idea actual es usar un diodo zener y una resistencia potente: para extraer 5 mA de unos 300 V necesitamos una resistencia de 60 kOhm / 2 W.

El supuesto esquema está abajo. No estoy seguro de si estaría bien usar zener de 5 V y alimentar la lógica desde el punto A (es decir, sin 78L05) o si es mejor usar zener de 9 V y tomar el voltaje del punto B. ¿Y cree que es un diseño seguro en general, siempre que nadie toque nada cuando esté bajo voltaje (y probablemente esto se usará principalmente con fines de demostración de todos modos)?

suministro-de-voltaje.png

UPD : Queridos amigos. Muchas gracias por tantos consejos y opiniones. Lo siento, estaba impaciente e implementé la cosa antes de esperar lo suficiente para recopilar todas estas respuestas. Me atrevo a añadir un par de palabras sobre...

Acerca de la seguridad : gracias por sus preocupaciones, todo esto es bastante correcto.

Sin embargo, este proyecto tiene como objetivo directo enseñar procedimientos seguros mientras se trabaja con voltaje peligroso. No es tan importante hacer que el dispositivo esté listo para la producción (aunque espero que podamos mostrarlo en la conferencia de la escuela), pero es más importante que los alumnos aprendan a aplicar las medidas de seguridad adecuadas.

El problema surgió del hecho de que varios de ellos, después de soldar algunos esquemas de 5V, decidieron que eran verdaderos gurús y comenzaron a jugar con las líneas eléctricas en sus hogares, etc., lo que condujo a algunas situaciones peligrosas. Uno de sus "experimentos domésticos" incluía conectar esquemas de 5 V a 220 directamente, con suficientes chispas, humo, etc. Cuando me enteré, decidí que deberíamos cubrir el tema de trabajar con interruptores, bombillas, enchufes, etc., etc. sobre la diferencia entre 5 voltios para logica, 12/24 para leds y 220 AC...

Lo siento pero si eres profesor y estás cometiendo tantos errores en un solo circuito... ¿qué enseñas? - 1) El 7805 no podrá funcionar con 5V - 2) ¿Cómo es que solo consume 5 mA para tantos LED? - 3) El Zener se quemará por el semiciclo de CA negativo.... etc. etc. Demasiados errores y conceptos erróneos en un circuito. Vas a meterte con la red de CA sin saber lo que estás haciendo. Será mejor que pares ahora antes de que mates a un estudiante.
@ClaudioAviChami NINGUNO de los elementos que enumera como errores son errores reales de su parte. La crítica constructiva puede ser útil, PERO debe leer y comprender lo que se dice. (1) Dijo +310 VDC. Eso NO es aire acondicionado. Presumiblemente está rectificando 230 VAC para obtener ese valor. (2) Dice que los 5 mA son para lógica de control, no para LED. (3) Él dice O 5 V CC de un zener O 9 V CC para alimentar el 7805, dándole un espacio libre adecuado de 4 V CC. - Tu crítica hacia él es incorrecta en todos los aspectos del contexto. Sugiero que se debe pedir disculpas.
@RussellMcMahon OK, leí mal. Sin embargo, no es una excusa, pero el punto principal aquí es que NO te metas con CA no aislada, y no con CC de alto voltaje, especialmente NO con un estudiante. Lo que están haciendo los fabricantes irresponsables (especialmente de un país específico que pasa por alto cualquier seguridad o cumplimiento de estándares) no debe ser hecho por un maestro y sus alumnos, especialmente cuando ciertamente NO PUEDE garantizar que "no será tocado". ". Durante la depuración, LO HARÁ.
@ClaudioAviChami "Nunca me hizo daño" :-) :-(. Afortunadamente e increíblemente. En general, estoy de acuerdo contigo, pero si van a obtener un suministro no aislado de algún lugar en Internet, entonces desde aquí con algunas advertencias es quizás mejor. Por lo general, agrego advertencias de manera muy prominente. No lo hice aquí :-(. Agregaré algunas. Gracias. | He manejado 1200 VDC (¡Ay!), RF, 230 VAC x N, otros HV DC x M,... Murphy trabaja para asegurarse de que los soldadores estén calientes al final cuando los recoja :-), etc. He sobrevivido más de 50 años, PERO, algunos no.
La bombilla LED parece una verdadera obra de arte. Si cambia una bombilla de luz de filamento mientras está encendida, estará caliente. Su lámpara educativa estará caliente de otra manera. En un puente de onda completa con el neutro conectado a tierra en el cuadro eléctrico. lo cual es muy normal, encontrará que todos los LED estarán muy vivos. Medir esto con DVM wrt global ground será una forma segura de educar a los estudiantes.

Respuestas (4)

Si la potencia disipada por la resistencia cuentagotas es demasiado alta, considere reemplazarla con un capacitor. Enlace de wikipedia . El condensador debe elegirse de modo que su impedancia coincida con la resistencia que habría utilizado. Coloque una resistencia de valor razonablemente alto (unos pocos cientos de kilohmios) en paralelo con el capacitor para descargarlo cuando se desconecte el suministro. El capacitor debe estar clasificado para el voltaje de red completo.

Sí, gracias. Yo también encontré esta solución al desmontar la lámpara LED recientemente :)
@RodionGorkovenko Casi todo lo que sé sobre los cuentagotas capacitivos proviene de ver "bigclivedotcom" en YouTube. No es algo que hayan mencionado en la universidad.

Advertencia: ¡la electricidad de la red puede causar la muerte!

La resistencia y el zener son un buen punto de partida para una fuente de alimentación de baja corriente. Agregue un diodo y un capacitor electrolítico para completarlo.

Puede reducir la potencia del resistor agregando un capacitor X1 en serie cuando lo alimenta desde CA.

También puede construir una versión de onda completa del circuito pero el común V mi mi entonces la conexión puede ser problemática.

Utilice ST Viper o similar como fuente de alimentación Buck. Alternativamente, si su corriente es realmente muy baja, use todos sus diodos como rectificador.

SEGURIDAD: Como han señalado Claudio y otros

La red de CA no aislada es muy, muy, muy peligrosa.

230 VAC es mucho más peligroso que 110 VC. Y la red eléctrica rectificada de 310 V CC debe considerarse como potencial de red en TODAS las partes del circuito. ¡Todos realmente!

Permitir que un estudiante trabaje con este equipo es muy imprudente: es arriesgado tanto desde el punto de vista ético como legal.

Operar el equipo desde un suministro aislado por transformador es una precaución mínima que debe tomar.

El uso de un "detector de corriente residual" - RCD / ELCB / ... sería una muy buena idea, e incluso entonces, no es "seguro".

Tenga en cuenta que el uso de un ELCB y un transformador juntos puede anular la protección proporcionada por el ELCB.

_________________________

SOLUCIÓN: La solución lógica es colocar un diodo zener en serie con una cadena de LED. Úselo para dejar caer, digamos, 6 VCC en la corriente del LED y alimentar un capacitor de suministro desde el zener a través de un diodo. Esto es probablemente a lo que se refería Gregory.

El zener debe poder manejar una disipación de> = corriente LED x voltaje Zener. Si la corriente del LED es >> 5 mA, puede tomar una fuente de alimentación de dos de los LED con un diodo a un condensador separado.

_______________________________

En los circuitos por debajo del voltaje de entrada (a la izquierda) se supone que es de 310 VCC. La CC de salida de bajo voltaje se puede usar directamente o para controlar un regulador de voltaje. Si se utilizan LED para proporcionar el voltaje y desea una salida de 5 V y está utilizando un regulador de voltaje, es posible que se necesiten 3 LED. El uso de un regulador LDO reducirá el Vin necesario.

El circuito de la izquierda usa el diodo zener ZD1 para sujetar el voltaje máximo aplicado a D1. Si el suministro de 310 V CC "ondula" con las variaciones de la red, D1 pasa corriente cuando Vz está por encima de (V_D1 + V_C1).
ZD1 debe pasar toda la corriente del LED, por lo que la capacidad de disipación de ZD2 debe ser >= V_zd1 x I_LED. por ejemplo, para una corriente de LED de 50 mA y una disipación zener de 9 V con 310 V CC constantes aplicados -s 9 V x 50 mA = 450 mW, por lo que se debe usar un zener de 1 vatio de mayor disipación.

En el circuito de la derecha, los LED LED N y LED N-1 proporcionan aproximadamente 6 V (para LED blancos) para cargar C2 a través de D2.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Sus circuitos parecen estar perdiendo el punto: la razón principal para tener una fuente de alimentación para la lógica es poder apagar y encender los LED. ¿Cómo propones hacer eso?
"Tenga en cuenta que el uso de un ELCB y un transformador juntos puede anular la protección proporcionada por el ELCB". Un ELCB detecta la corriente de modo común y se dispara por encima de un cierto umbral de "seguridad máxima". Un transformador de aislamiento bloquea la corriente de modo común por completo. Usarlos juntos no anula la protección brindada por ELCB, la mejora a medida que obtiene redundancia de seguridad. Sé que ya debes saber esto, posiblemente mejor que yo, pero esa redacción fue engañosa.
@jms Sí, sí. es complejo Quise decir "PUEDE" anular, pero puede no y puede mejorar o ... . :-). es decir, no estamos en desacuerdo. Los ejemplos tienden a ser inventados, pero Murphy es bueno inventando. SO: Un sistema con un ELCB solo se disparará si la corriente pasa a tierra. En el diseño actual, por ejemplo, el lado neutral de la alimentación está conectado a una tierra local, tal vez el chasis, el marco de montaje, etc. La resistencia a la tierra verdadera variará según las circunstancias. Si un usuario conecta esta tierra local a tierra verdadera con su cuerpo, ELCB probablemente se disparará, pero es posible que no. ...
@jms ... Si la alimentación de fase-neutro se invierte, entonces una falla local de tierra a fase aún puede flotar y no disparar el elcb, pero una conexión de tierra a tierra local del usuario disparará el ELCB. Es MENOS probable que el usuario gestione un contacto de fase local a neutro que uno u otro conductor a tierra verdadera. Pero con esta construcción actual es muy posible un contacto PN o uno derivado a través de LED. || AHORA use SÓLO un transformador de aislamiento. Todas las conexiones locales "P" o "N" a tierra verdadera ahora son benignas. La conexión local_P a local_N sigue siendo letal. ...
@jms. Cómo llegar :-) || Ahora agregue el transformador al caso ELCB inicial. Para el Local_P a la falla a tierra verdadera que anteriormente disparó el ELCB, ahora no se dispara ya que el transformador ha interrumpido la ruta de desequilibrio del ELCB. Por lo tanto, si, por ejemplo, Local-Phase está conectado a un marco local, etc. o incluso a una tierra verdadera, un usuario puede estar en la fase local sin darse cuenta. Si ahora contactan a Local-N con otra mano (o parte de la misma mano con esta construcción) o lo que sea, entonces el ELCB no ve ninguna falla, pero sufren un choque aislado de 230 VCA del secundario del transformador. Entonces ...
... Improbable - sí. Posible - sí. Murphy prospera con lo 'posible'. Pobre de mí. || En lo anterior, "Fase local" y "Neutro local" son las dos salidas secundarias del transformador. "Tierra local" es el marco o chasis o metal de montaje.
@DaveTweed Izquierda como ejercicio para el estudiante :-). Buen punto. Puede o no ser fatal según el contexto. Para una salida de larga duración, un embalse local debe tener suficiente capacidad para dar servicio a una señal de activación. 5 mA continuos lo ponen en modo batería o supercapacitor. La potencia máxima de control de 5 mA x 5 V permite el modo de suspensión con activación ocasional. Un condensador te da alrededor de 1000 uA.segundos por uF voltio de caída. Entonces, por ejemplo, 1F da alrededor de E6 uA segundos por voltio. A 5 mA, eso es solo unos 15 minutos por caída de voltios. A 100 uA son unas 3 horas. Aproximadamente un día + a 10 uA. (¿Por qué el LED brilla de vez en cuando? :-) )
diseño de fuente de alimentación de baja corriente sin transformador
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v