Este tutorial explica o processo de conversão CA em CC e por que ele é necessário. A eletricidade que é entregue em nossa casa é principalmente AC (Corrente Alternativa). Diferentes países têm padrões diferentes para linhas CA domésticas que variam de 100 V a 220 V. Mesmo assim, a maioria dos eletrodomésticos são operados por CC (Corrente Contínua), embora dispositivos como motores e lâmpadas incandescentes sejam CA. Portanto, a eletricidade que recebemos em casa é CA, sendo necessária a necessidade de um conversor CA-CC para o funcionamento de dispositivos CC.
Topologias de conversão CA-CC – isolamento
Fonte de alimentação não isolada
Neste conversor, uma das linhas principais CA é comum na entrada e na saída. É por isso que eles não fornecem isolamento entre 220 V CA e a saída. As vantagens das fontes de alimentação não isoladas incluem simplicidade de design, necessidade de menos componentes, menor custo e tamanho pequeno. A desvantagem é o aumento do risco de choque elétrico.
Fonte de alimentação isolada
Esses tipos de conversores usam um transformador para conversão de CA em CC. O transformador fornece isolamento ou proteção entre as linhas CA de alta tensão e a saída em caso de curto-circuito. Embora sejam mais seguros de usar, há um custo maior devido ao transformador, os circuitos tendem a ser mais complexos e são maiores do que as fontes de alimentação não isoladas.
Frequência de comutação – tsistema transformador
Este é o método básico para conversão de CA em CC. Na entrada, um transformador abaixador transforma os 220 V CA em uma tensão CA mais baixa (como 24 V) e, por meio de filtros e CIs, obtém-se uma CC regulada. Este método tende a ser menos complexo e gera menos ruído, mas também é maior em tamanho e menos eficiente devido a perdas de aquecimento adicionais. Abaixo está o processo passo a passo desta abordagem.
Para obter informações mais detalhadas sobre esta abordagem, consulte os experimentos anteriores em fontes de alimentação.
Topologia de comutação
A ideia básica por trás desta topologia é reduzir o tamanho do circuito aumentando a frequência de comutação. Portanto, esta topologia não utiliza um transformador de 50 Hz no lado da entrada, o que reduz o tamanho geral do circuito, bem como o custo. Basicamente, a alta tensão CA (em 50 Hz) é convertida em sinal CC através de retificação e filtragem. A CC é então cortada em um pulso ON OFF AC de alta frequência (em KHz) pelo circuito de comutação; a CC é então reconvertida de volta para CC de baixo nível por retificação e filtragem. As vantagens desta topologia incluem tamanho pequeno, boa eficiência e menor dissipação de calor; no entanto, é complexo de projetar e resulta em altas perdas de comutação.
A topologia de comutação é novamente implementada de duas maneiras:
- Não isolado – Neste método, não utilizaremos nenhum transformador no circuito, o que torna uma linha CA comum tanto à entrada quanto à saída. Essas fontes utilizam apenas um IC de comutação com alguns componentes passivos e ativos, o que as torna menos dispendiosas. Estes sistemas podem ser utilizados em iluminação LED, adaptadores, etc, onde não haja perigo para a vida humana.
- Isolado– Nestes tipos de fontes de alimentação, o circuito utiliza um transformador de alta frequência, e o transformador fornece o isolamento galvânico ao circuito. Neste isolamento, o sinal pode passar pelo transformador, mas a corrente CA e a alta tensão são bloqueadas. É implementado principalmente em equipamentos médicos e dispositivos domésticos.
Principais tipos de fonte de alimentação não isolada
Para conversão CA-CC ou CC-CC, estas são algumas fontes de alimentação comumente usadas. Já projetamos a fonte de alimentação do conversor CC-CC. Para obter mais detalhes sobre isso, consulte o tutorial sobre fontes de alimentação SMPS.
Agora, projetaremos uma fonte de alimentação com conversor CA-CC não isolada nesta série de experimentos.
Principais tipos de fonte de alimentação isolada
Essas fontes usam transformadores de alta frequência. Alguns conversores também utilizam transformadores como elementos de armazenamento de energia. Um exemplo de tal conversor é o conversor flyback, onde o transformador é especialmente projetado para armazenamento de energia.