Por que esse adaptador de energia não tem transformador?

Eu vi um carregador de bateria que converte 220V AC em 6V DC sem um transformador.

Agora, estou me perguntando por que muitos (se não todos) os adaptadores de energia estão usando um transformador, trata-se de eficiência ou de desvio ao longo do tempo?

Atualização: Este circuito está dentro desta tocha

A fonte de alimentação que você encontrou neste dispositivo é do tipo conhecido como conta-gotas capacitivo . (Mais informações no artigo da Wikipedia " Fonte de alimentação capacitiva ".)

A principal razão pela qual você não vê esse tipo de fonte de alimentação com frequência é simples: é insegura . Isso ocorre porque uma parte da fonte de alimentação CA deve, por necessidade, ser conectada diretamente ao circuito. Idealmente, essa deve ser a perna neutra, mas é difícil garantir isso - tomadas mal conectadas ou plugues não polarizados podem resultar em parte do circuito sendo energizada pela perna quente da fonte de CA.

Esse é um suprimento de conta-gotas capacitivo, como já foi dito por outros, mas vou ter uma visão um pouco diferente das coisas que a segurança ...

Se ele estiver embutido na tocha, de modo que nenhuma parte da tocha ou do circuito de carga seja acessível sem o uso de uma ferramenta (por isso, bateria, LEDS, interruptor, o que mais) estiver toda vedada dentro de uma caixa de plástico com uma entrada de rede adequada para carregar, é ótimo e perfeitamente seguro. O problema só ocorre quando você tenta fornecer um meio de conectar uma coisa dessas ao mundo exterior, fornecendo, digamos, 10mA ou mais para carregar uma bateria em uma tocha de emergência, esse tipo de coisa é muito, muito padrão.

A coisa verde é um resistor, principalmente para limitar a corrente consumida por picos rápidos quando a tampa não é muito boa, a maior parte da tensão é passada pelo capacitor, portanto, pouca energia é dissipada, mas o fator de potência é terrível.

Existem alguns lugares em que a distância da criação parece um pouco suspeita, mas fora isso, eu já vi muito pior.

A maioria dos países exige que os dispositivos não conduzam uma quantidade significativa de corrente entre os cabos de alimentação da rede elétrica e qualquer superfície metálica exposta, mesmo quando uma diferença de potencial significativa (por exemplo, 1000 volts) é aplicada entre os cabos de alimentação e essa superfície.

Existem três maneiras pelas quais os dispositivos podem atender a esse requisito:

1. Não tenha nenhuma conexão entre qualquer coisa que use eletricidade e qualquer superfície metálica exposta.

2. Para dispositivos que requerem quantidades absolutamente mínimas de energia, conecte a rede elétrica apenas através de dispositivos que não passem muita corrente sob nenhuma condição. Essa abordagem pode ser viável para um relógio de LCD que requer apenas 10uA, mas não pode ser prática por muito mais que isso.

3. Converta eletricidade em alguma outra forma de energia e depois converta-a novamente em eletricidade. Para casos que exigem isolamento extremo, pode-se usar um motor alimentado por rede elétrica (que converte eletricidade em um campo magnético em movimento, que depois gira um eixo) conectado por meio de um eixo não condutor a um gerador (que usa o eixo de rotação para gerar um movimento magnético em movimento). campo, que seria usado para produzir eletricidade). Um transformador é uma alternativa mais barata, que omite as duas etapas do meio da conversão e evita as perdas de conversão associadas.

A abordagem nº 1 é a mais barata quando é prática. A abordagem 2 raramente é prática. Muitos dispositivos não podem usar o nº 1 ou o nº 2 e, assim, implementar o nº 3. Os transformadores não são a única maneira de alcançar o 3º lugar, mas costumam ser mais baratos e mais práticos do que qualquer alternativa.

É sobre eficiência e custo. A tendência na indústria eletrônica de dispositivos de gerenciamento de energia é acabar com os transformadores o máximo possível (e com isso, cobre e seu peso). A maneira como eles fazem isso legitimamente é com uma classe de circuitos geralmente denominada SMPS (switch-mode power supplies) e conversores.

Nos circuitos de comutação, um oscilador (geralmente onda quadrada, com frequências variando de? 20kHz até o MHZ baixo em alguns casos) controla uma chave, geralmente um MOSFET, liga / desliga, que controla um elemento de armazenamento de energia, ou seja, um indutor ou capacitor, dependendo da topologia do circuito, e há alguns, como você aprenderá em seu curso de ECE se e quando fizer um assunto de introdução à eletrônica de potência.

O carregador de bateria que você viu é provavelmente um exemplo de um conversor buck ACDC, espero. (Se não estiver, faça isso com seis profundidade.) Também existem conversores ACAC e DCDC. Se eles aumentam a tensão primária, são conversores de impulso . Se eles abandonarem a primária, eles serão fanfarrões conversores . Para não ficar para trás, também existem conversores de impulso, que, por exemplo, são usados ​​para prolongar a vida útil das baterias em circuitos alimentados por baterias, para quando a tensão da bateria atingir abaixo da tensão de alimentação necessária. (Não ouvi muito sobre conversores boost-buck, mas não ficaria surpreso se eles tiverem alguns aplicativos).

$R_{ds(ON)}$

Como há muita energia presente nos circuitos de potência do modo comutador, e como eles operam próximo aos limites de tolerância dos componentes, eles tendem a flutuar com o tempo (para os chips, procure eletromigração e "física de falha"). A alta energia é o que torna esses circuitos perigosos de se trabalhar. Os projetistas usam componentes da classe de potência por causa desses requisitos e são mais caros, porém mais resistentes, do que o componente passivo comum.

Muitos fabricantes de semicondutores fabricam chips de gerenciamento de energia e bateria, e agora chips de coleta de energia, e geralmente têm uma literatura técnica muito boa sobre o assunto, então comece a explorar.

Bem-vindo ao mundo da eletrônica de potência.

EDITAR

A placa de circuito que você mostrou é a maneira de não fazer isso. Se eu li a placa corretamente, o grande componente verde é provavelmente um resistor enrolado em fio de alto valor e alta potência, que diminui a tensão e restringe a corrente da tensão da rede elétrica, retifica essa tensão CA ainda e a suaviza com um grande capacitor enorme (componente vermelho-alaranjado). Funcionará até o resistor falhar. Se falhar como um circuito aberto, o carregador não funcionará, mas se falhar como um curto-circuito, explodirá os diodos retificadores e o capacitor. Este não é um circuito seguro. Retire-o e receba um reembolso, se puder, ou jogue-o fora antes que alguém se machuque. (Ou use-o para peças em projetos não críticos :-) - os componentes provavelmente serão baratos e de baixa qualidade.)

Tanto por segurança quanto porque é mais prático obter (digamos) 5V a 2.1A com pequeno suprimento flyback. Um suprimento de conta-gotas capacitivo teria que extrair um VA enorme para obter uma quantidade relativamente pequena de energia.

Um carregador de bateria com baixa corrente pode ser feito para ter as conexões da bateria isoladas do usuário, enquanto um adaptador de energia terá um cabo e o dispositivo pode ter metal exposto, portas etc. Se o usuário for exposto à conexão direta à rede elétrica, ele pode ser eletrocutado.

Esse PSU não tem transformador porque o fabricante tenta espremer cada centavo do produto, mantendo os custos baixos. Esse tipo de fonte de alimentação já foi discutido anteriormente , com o usuário relatando obter choques elétricos do dispositivo. Agora, seu dispositivo parece estar mais bem isolado, com apenas o pequeno LED vermelho e o interruptor em potencial enquanto estiver fora do gabinete.

Eu não ficaria muito preocupado, mas manteria minhas mãos o mais longe possível do LED e do interruptor enquanto a tocha está carregando.

Esses conta-gotas capacitivos geralmente são mostrados no canal do Big Clive no YouTube, onde ele discute como eles funcionam e os problemas com eles. Como diz o crepúsculo, há uma conexão direta à rede elétrica. Alguns circuitos ficam ainda mais emocionantes ao colocar um interruptor monopolar na entrada e usar uma conexão de rede não polarizada, para que você tenha 50/50 de chance de ter comutado ao vivo ou neutro, tornando o aparelho em potencial enquanto estiver desligado!

https://www.youtube.com/watch?v=QwqFkelUs_g mostra uma tocha com conta-gotas capacitivo e uma porta USB no potencial principal. Muito exitante!