El mayor número de quejas de los lectores con respecto a la quema de LED asociados con mi anterior sin transformador publicado Circuito controlador LED de 1 vatio , me obligó a resolver el problema de una vez por todas. La sección de la fuente de alimentación del circuito discutido aquí sigue siendo exactamente idéntica a la configuración anterior, excepto la inclusión de la 'función de retardo de encendido' que ha sido diseñada exclusivamente por mí y agregada en el circuito para rectificar el problema del LED encendido (con suerte).
Supresión de sobretensiones en fuentes de alimentación capacitivas
Las quejas que seguí recibiendo se debieron sin duda a la sobretensión inicial del encendido que siguió destruyendo los LED de 1 vatio conectados a la salida del circuito.
El problema anterior es bastante común con todos los tipos de fuentes de alimentación capacitivas, y los problemas han creado mucha mala reputación para estos tipos de fuentes de alimentación.
Por lo tanto, normalmente muchos aficionados e incluso ingenieros optan por condensadores de valores más bajos por temor a la consecuencia anterior en caso de que se incluyan condensadores de valor mayor.
Sin embargo, por lo que pienso, las fuentes de alimentación capacitivas sin transformador son circuitos adaptadores de CA a CC magníficos, baratos y compactos, que requieren poco esfuerzo para construir.
Si la sobretensión del interruptor ON se aborda de manera adecuada, estos circuitos quedarían impecables y podrían usarse sin temor a dañar la carga de salida, especialmente un LED.
Cómo se desarrolla Surge
Durante el encendido, el capacitor actúa como un corto durante unos microsegundos hasta que se carga y solo entonces introduce la reactancia requerida al circuito conectado para que la cantidad apropiada de corriente solo llegue al circuito.
Sin embargo, la condición inicial de unos pocos microsegundos a través del capacitor inflige un gran aumento en el circuito vulnerable conectado y, a veces, es suficiente para destruir la carga acompañada.
La situación anterior se puede verificar de manera efectiva si la carga conectada no puede responder a la descarga inicial de encendido, o en otras palabras, podemos eliminar la sobretensión inicial manteniendo la carga apagada hasta que se alcance el período seguro.
Usar una función de retraso
Esto se puede lograr muy fácilmente agregando una función de retardo al circuito. Y eso es exactamente lo que he incluido en este circuito de controlador LED de alto vatio protegido contra sobretensiones propuesto.
La figura muestra como de costumbre un condensador de entrada, seguido de un puente rectificador, hasta que aquí todo es una fuente de alimentación capacitiva bastante común.
La siguiente etapa, que incluye las dos resistencias de 10 K, dos condensadores, el transistor y el diodo Zener, forman las partes del importante circuito del temporizador de retardo.
Cuando se enciende la energía, las dos resistencias y los capacitores restringen la conducción del transistor hasta que ambos capacitores se cargan completamente y permiten que el voltaje de polarización alcance la base del transistor, iluminando el LED conectado después de un retraso de aproximadamente 2 segundos.
El zener también se encarga de prolongar el retraso durante dos segundos.
El diodo 1N4007 en una de las resistencias de 10K y la resistencia de 100 K en uno de los capacitores de 470uF ayuda a que los capacitores se descarguen libremente una vez que se apaga la energía para que el ciclo pueda repetirse haciendo que la protección contra sobretensiones entre en acción en cada ocasión.
Se puede conectar más cantidad de LED en serie para aumentar la potencia de salida, sin embargo, la cantidad no puede exceder los 25 nos.
Diagrama de circuito
ACTUALIZACIÓN: En este artículo se analiza un diseño más avanzado. Circuito de alimentación sin transformador sin sobretensión controlado por cruce por cero
Los videos a continuación muestran los LED que se iluminan después de aproximadamente un segundo en el interruptor de encendido.
Quejas de los lectores (las resistencias se queman, el transistor se calienta)
El concepto anterior se ve muy bien, pero probablemente no funcione bien con la fuente de alimentación de condensador de alto voltaje propuesta.
El circuito debe investigarse mucho antes de que esté completamente libre de problemas.
Las resistencias en el circuito anterior no pueden soportar altos requisitos de corriente, lo mismo ocurre con el transistor, que también se calienta bastante en el proceso.
Finalmente, podemos decir que a menos que el concepto anterior se estudie a fondo y se haga compatible con una fuente de alimentación capacitiva sin transformador, el circuito no se puede poner en práctica.
Una idea muy sólida y segura
A pesar de que el concepto anterior no funcionó, no significa que las fuentes de alimentación capacitiva de alto voltaje sean completamente inútiles.
Hay una forma novedosa de abordar los problemas de sobretensión y hacer que el circuito sea a prueba de fallas.
Es mediante el uso de muchos diodos 1N4007 en serie en la salida o en paralelo a los LED conectados.
Echemos un vistazo al circuito:
El circuito anterior aún no se ha probado durante muchos meses, por lo que todavía son los primeros días, pero no creo que la sobretensión del condensador sea lo suficientemente alta como para hacer explotar los diodos de 300 V y 1 amperio.
Si los diodos permanecen seguros, también lo estarán los LED.
Se pueden poner más diodos en serie para acomodar más LED.
Usando un Power Mosfet
El primer intento de circuito que parecía ser vulnerable en sí mismo a las causas de sobretensión se puede remediar de manera efectiva reemplazando el BJT de potencia con un mosfet de 1 amperio como se muestra en el siguiente diagrama.
El mosfet es un dispositivo controlado por voltaje, aquí la corriente de la puerta se vuelve inmaterial y, por lo tanto, una resistencia de 1M de alto valor funciona perfectamente, el valor alto asegura que la resistencia no se caliente ni se queme durante el encendido inicial. También facilita el uso de un condensador de valor relativamente bajo para la función de supresión de sobretensiones de retardo a ON requerida.
Una pequeña investigación reveló que el transistor de alto voltaje en el primer diagrama en realidad no es necesario, sino que se puede reemplazar con un transistor Darlington TIP122 de alta corriente como se muestra en el siguiente diagrama.
La sobretensión de alto voltaje del condensador se vuelve ineficaz contra las especificaciones de alta corriente del transistor y los LED y no se les causa ningún daño; de hecho, obliga a que el alto voltaje caiga a los límites de seguridad permitidos especificados de los LED y el transistor.
El TIP122 también permite el uso de una resistencia de base de alto valor asegurándose así que no se caliente o se escape con el tiempo, también permite la inclusión de un condensador de bajo valor en la base del transistor para implementar el efecto de encendido retardado requerido.
Usando un Power BJT
El diseño anterior mejora aún más en términos de seguridad y supresión de sobretensiones cuando se usa en un modo de colector común, como se indica a continuación:
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