MONTAJE / Transformador electrónico

Autor: Agustín Bermúdez

DESCRIPCIÓN DEL MONTAJE APLICACIONES Y UTILIDAD
Este montaje es un reductor de tensión electrónico sin ningún tipo de transformador o bobina como en las fuentes convencionales o conmutadas y sin ser un divisor de tensión como las actuales fuentes de alimentación monolíticas, se basa en la carga y descarga de condensadores.
El principio es bien sencillo se carga un número determinado de condensadores iguales, en serie, que se descargan en paralelo. Al cargarse en serie cada uno se queda con una parte de la tensión de entrada para tres condensadores un tercio para cuatro un cuarto y así sucesivamente y así pueden entregar esa tensión al descargarse en paralelo .Durante el tiempo que están cargándose otro condensador puesto en paralelo con la salida, mantiene la tensión igual que en un rectificador de media onda convencional.
En teoría la relación entre la tensión de entrada y salida sería Vs=Ve/ N siendo N el número de condensadores utilizados en la red reductora, pero en la práctica debido a las caídas de tensión en los semiconductores que intervienen en el circuito la Vs será algo menor a la teórica.
Transformador electrónico circuito serieEl circuito es sencillo, el bloque de condensadores en serie con sus respectivos diodos los elementos de conmutación y el circuito de control.
Los diodos sirven para que con un solo transistor se pueda conmutar todo el bloque de serie a paralelo.
Los elementos de conmutación son:
Dos transistores como elemento que abre o cierra el circuito paralelo, en montaje dárlington para evitar pérdidas, excesivas.
Un transistor, para abrir o cerrar el circuito serie, optoacoplado debido a sus niveles de tensión.
El circuito de control es un microcontrolador y un circuito de detección de paso por cero, se vale de su propio circuito de alimentación y un transistor para ello.
El microcontrolador cuenta los pulsos del circuito de detección de paso por cero y deduce la frecuencia de la red en un primer ciclo y en los ciclos sucesivos abre el circuito serie en el flaco de subida de la red para la carga de los condensadores y abre el circuito paralelo en el flanco de bajada de la red para la descarga de estos en la salida. Obteniéndose así la tensión de salida.
Transformador electrónico circuito paraleloSi se desea se puede adelantar la conmutación del circuito serie a paralelo y la tensión de salida será menor pues la tensión de entrada no será la de red sino solo una parte, aunque al hacer esto se aumentara el rizado pues los condensadores han de mantener la carga durante un tiempo mayor del que fue calculado en principio.
Aplicaciones, las obvias, puede sustituir a un transformador de sus mismas características eléctricas allí donde no se necesite aislamiento de red pues durante el ciclo de descarga la masa está conectada a la red y durante el ciclo de carga el positivo de la salida también está conectado a la red, pero si en lugar de un único elemento de corte para cada circuito se usan dos ese problema desaparece, eso depende de las necesidades y del coste final que se desee.
Como ventajas sobre estos tiene su menor peso, su mayor rendimiento, su ausencia casi total de ruido eléctrico al carecer por completo de bobinas y transformadores, su menor tamaño si se utilizan componentes SMD y se rediseña mejor el circuito y su mayor plasticidad pues con ligeras variaciones cambia sus prestaciones.
El esquema es incompleto, solo vienen reflejados 4 condensadores por ser repetitivo y excesivamente grande para quedar un dibujo claro, la raya roja ha de sustituir a los demás condensadores trece en total y sus correspondientes diodos.

MONTAJE Y AJUSTE
El montaje es sencillo y no varía del de cualquier circuito, primero se sueldan eso si los diodos pues si no resulta casi imposible hacerlo con los condensadores puestos. Después por orden de altura. Poner atención en dejar suficiente altura entre la resistencias de 4W y la placa pues disipan bastante calor.
No necesita ningún tipo de ajuste Salvo que se desee que sea de salida variable y el ajuste puede ser reprogramando el micro o bien programar varias tensiones seleccionabas mediante jumpers, en ese caso no cambiar nunca los jumpers con el circuito en marcha porque como se dijo antes hay varios puntos con tensiones peligrosas si se tocan.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
-Equivale a un transformador de factor de reducción de trece (número de condensadores en serie).
-Funciona con frecuencias de 50/60 Hz.
-No tiene aislamiento de red.
-Puede proporcionar una salida de 250 mA con una estabilidad de salida aceptable.
-Intensidad máxima de salida 300 mA. (Aconsejable fusible de ese valor en serie con la salida para evitar darnos en el circuito).
-Tensión máxima de entrada, 240 V alterna.
-Tensión de salida en vacío para 220 22.4 voltios.
-Tensión de salida con carga de 250 mA para 220 20 +/- 1 voltio.
Las características pueden ser variadas siguiendo estas recomendaciones.
Se variará el factor de reducción del circuito variando el número de condensadores, evitando que la tensión resultante supere la tensión máxima que soporta cada condensador
C14 debe ser como mínimo la suma de las capacidades de los condensadores serie.
La intensidad de salida para una tensión sin grandes variaciones es 1mA por cada 10 microF de capacidad de C14.
Al variar la intensidad de salida se debe tener en cuenta que no se superen las características máximas de ningún componente del circuito. Atención a las Ic de los transistores y a la Hfe del montaje darlington pues se puede tener que variar la resistencia de base.

Transformador electrónico circuito de detecciónLISTA DE COMPONENTES
D1-D4 IN4007
DD5-D38 MUR 480 9041
Z1 Zener de 5,1 V
C1-C13 Condensador electrolítico 470
micros/25 V
C14 Condensador electrolítico 4700
micros/25 V
C15,C16 Condensador 27 PFaradios
C 17 Condensador electrolítico 100
micros/25 V
C18 Condensador 220 nanos
T1 Transistor BUL 146
T2 ,T3 Transistor TIP 47
T4 Transistor BC547
C.I1 PIC 16F84
C.I 2 TLP 598G (optopacoplador)
XTAL Cristal de 4 MHz
R1 2 Resistencias en serie de 10 k 4W
R2 470 Ohmios ¼ W
R3 220K Ohmios ¼ W
R4 470 Ohmios ¼ W
R5 2K2 Ohmios ¼ W
R6 100K Ohmios ¼ W

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