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.
Figura 1: Conversão de CA em CC usando filtro e transformador
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.
Figura 2: Representação do princípio da topologia 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
Fig. 3: Vários 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
Fig. 4: Vários 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.
