Reducción de volumen para una fuente de alimentación sellada de fase dividida de 230 V CA a 60 Hz que proporciona 5 V CC a 50 mA

Soy un aficionado interesado en rediseñar e implementar una fuente de alimentación de CC que proporcione una$+5V_{DC}\pm 200mV$salida con un cumplimiento actual de$50mA$(Podría vivir con$30mA$con éxito) de un$230V_{AC}$@ Suministro de red de fase dividida de EE. UU. a 60 Hz. Este suministro estará completamente sellado y no habrá acceso a ningún conductor fuera del paquete sellado, excepto a los cables de entrada de CA. El DC se usa con un microcontrolador, que también estará dentro de este paquete sellado. Por lo tanto, no hay forma de que alguien pueda hacer contacto con la tierra de CC o el$+5V_{DC}$líneas. Piense en ello como un ladrillo con solo los dos cables de entrada de alimentación de CA calientes, más tierra, dejando el ladrillo. (En realidad, es un micro que acepta señales de fibra óptica y controla cuatro SCR como parte de un sistema de relé híbrido que controla el$230V_{AC}$para una salida H1/H2. Pero esa es una historia más larga.)

Mi objetivo es llegar a un enfoque que use el menor volumen mientras uso piezas razonablemente disponibles y/o que pueda fabricar razonablemente. ( Razonable es algo que no puedo definir bien, pero tiende a significar que no quiero usar piezas que son muy caras o muy difíciles de conseguir en cantidades para aficionados).

Esto abre algunas preguntas:

1. Simplemente use un transformador para reducir el voltaje, seguido de un puente, etc. Estoy abierto a la idea de un transformador cableado personalizado, pero sospecho que me encontraré con dificultades debido a los voltios-segundo (Webers ) que tendrá que sostener el núcleo al operar con 60Hz. Creo que el volumen va a ser enorme. Necesito profundizar en los detalles y aún no lo he hecho. La pregunta aquí es: ¿Es correcta mi intuición de que el volumen del transformador será grande (en comparación con las respuestas a las siguientes preguntas), a pesar de mis modestos requisitos de corriente?

2. Utilice una fuente de alimentación accionada capacitivamente. Puede ver un ejemplo de lo que estoy pensando, dado un diseño existente que publiqué aquí hace unos dos años: fase dividida$230V_{AC}$Fuente de alimentación capacitiva sin transformador para$5V@30mA$Salida regulada: ¿límite de serie? . No se desarrollaron respuestas a partir de esa, pero un diseño similar funciona satisfactoriamente. Un problema aquí es que el condensador debe ser no polar y estar clasificado para tal uso. Estos son grandes. Este es el diseño de referencia que me gustaría encoger. La pregunta aquí, además de proporcionar una referencia para las otras preguntas, es: estoy usando un$450V_{AC}$Condensador X2 no polar nominal ahora. ¿Existen opciones razonables de condensadores alternativos que podría considerar que son más pequeños y, sin embargo, clasificados para este tipo exacto de uso?

3. Use algún IC especializado diseñado específicamente para este propósito. Los que he examinado son complejos de diseñar y no tan bien adaptados a mi modesto ~$30mA$(a$50mA$) requisitos, lo suficiente como para que una vez más no esté seguro sobre el volumen resultante. Llevaría bastante tiempo reunirlos y probar diseños específicos y, dado que ninguno de los que he encontrado está diseñado específicamente para corrientes y voltajes muy bajos, aquí surge una pregunta. ¿Hay algún IC que un diseñador experimentado pueda sugerir que mire, que tiene la promesa de mostrar un volumen total menor que el típico para los diseños como en (2) arriba y no usa partes demasiado exóticas diferentes para obtener o demasiado costosas? ? (Estoy buscando aquí para reducir el trabajo que tengo por delante. No es una respuesta perfecta aquí. Puedo explorar lo que se ofrece. Así que solo estoy buscando sugerencias de IC razonablemente educadas, y no circuitos completos que las usen).

(Al responder a lo anterior, puedo enrollar y probar transformadores y bobinas y tengo acceso a osciloscopios, suministros de laboratorio y las herramientas habituales que un aficionado modesto podría acumular. Y no dude en criticar el enfoque de diseño anterior, también Solo soy un aficionado y tomaré mis bultos con mucho gusto.)

El volumen objetivo es algo más pequeño que$1 \, in^3$. El diseño existente utiliza piezas comúnmente disponibles.