Pourquoi cet adaptateur secteur est-il sans transformateur?

J'ai vu un chargeur de batterie qui convertit 220V AC en 6V DC sans transformateur.

Maintenant, je me demande pourquoi de nombreux adaptateurs de puissance (sinon tous) utilisent un transformateur, s'agit-il d'efficacité ou de dérive dans le temps?

Mise à jour: ce circuit est à l'intérieur de cette torche

L'alimentation que vous avez trouvée dans cet appareil est d'un type connu sous le nom de compte-gouttes capacitif . (Plus d'informations dans l'article Wikipedia " Alimentation capacitive ".)

La principale raison pour laquelle vous ne voyez pas souvent ce type d'alimentation est simple: elle n'est pas sûre . En effet, une branche de l'alimentation secteur doit, par nécessité, être connectée directement au circuit. Idéalement, cela devrait être la jambe neutre, mais il est difficile de le garantir - des prises mal câblées ou des fiches non polarisées peuvent entraîner une partie du circuit sous tension par la jambe chaude de l'alimentation CA.

C'est un compte-gouttes capacitif comme d'autres l'ont dit, mais je vais avoir une vision légèrement différente de la sécurité des choses .....

Si elle est intégrée directement dans la torche, aucune partie de la torche ou du circuit de charge n'est accessible sans l'utilisation d'un outil (donc, batterie, LEDS, interrupteur, etc.) est scellée à l'intérieur d'une boîte en plastique avec une prise secteur appropriée pour charger, il est très bien et parfaitement sûr. Le problème ne survient que lorsque vous essayez de fournir un moyen de connecter une telle chose au monde extérieur, pour fournir, disons, 10 mA ou plus pour recharger une batterie dans une torche d'urgence, ce genre de chose est très, très standard.

La chose verte est une résistance, principalement là pour limiter le courant consommé par les pointes rapides lorsque le capuchon n'est pas très bon, la plupart de la tension est répandue sur le condensateur, donc peu de puissance est dissipée, mais le facteur de puissance est horrible.

Il y a quelques endroits où la distance de creapage semble un peu suspect, mais à part cela, j'ai vu bien pire.

La plupart des pays exigent que les appareils ne conduisent aucune quantité importante de courant entre l'un des fils d'alimentation secteur et toute surface métallique exposée, même lorsqu'une différence de potentiel significative (par exemple 1000 volts) est appliquée entre les fils d'alimentation et cette surface.

Les appareils peuvent répondre à cette exigence de trois manières:

1. N'ayez aucun lien entre tout ce qui utilise l'électricité et toute surface métallique exposée.

2. Pour les appareils qui nécessitent des quantités d'énergie absolument minimes, ne connectez le secteur qu'à des appareils qui ne feront pas passer beaucoup de courant dans aucune condition. Une telle approche pourrait être réalisable pour une horloge LCD qui ne nécessite que 10uA, mais n'est pas susceptible d'être pratique bien au-delà.

3. Convertissez l'électricité en une autre forme d'énergie, puis convertissez-la en électricité. Pour les cas nécessitant une isolation extrême, on pourrait utiliser un moteur alimenté par le secteur (qui convertit l'électricité en un champ magnétique mobile, qui fait ensuite tourner un arbre) connecté via un arbre non conducteur à un générateur (qui utilise l'arbre tournant pour générer un aimant mobile champ, qu'il utiliserait ensuite pour produire de l'électricité). Un transformateur est une alternative moins chère, qui omet les deux étapes de conversion du milieu et évite ainsi les pertes de conversion associées.

L'approche n ° 1 est la moins chère lorsqu'elle est pratique. L'approche n ° 2 est très rarement pratique. De nombreux appareils ne peuvent pas utiliser # 1 ou # 2, et implémentent donc # 3. Les transformateurs ne sont pas le seul moyen d'accomplir le n ° 3, mais ils sont souvent moins chers et plus pratiques que n'importe quelle alternative.

C'est une question d'efficacité et de coût. La tendance dans l'industrie électronique des dispositifs de gestion de l'alimentation est de supprimer le plus possible les transformateurs (et avec lui, le cuivre et son poids). La façon dont ils le font légitimement est avec une classe de circuits généralement appelés alimentations à découpage (SMPS) et convertisseurs.

Dans les circuits à découpage, un oscillateur (généralement à onde carrée, avec des fréquences allant de 20 kHz à la basse fréquence MHZ dans certains cas) contrôle un interrupteur, généralement un MOSFET, on / off, qui contrôle un élément de stockage d'énergie, c'est-à-dire un inductance ou un condensateur, selon la topologie du circuit, et il y en a quelques-uns, comme vous l'apprendrez dans votre cours ECE si et quand vous faites un sujet d'introduction à l'électronique de puissance.

Le chargeur de batterie que vous avez vu est très probablement un exemple de convertisseur abaisseur ACDC, j'espère. (Si ce n'est pas le cas, six profonds.) Il existe également des convertisseurs ACAC et DCDC. S'ils augmentent la tension primaire, ce sont des convertisseurs boost . S'ils abandonnent le primaire, ils sont des convertisseurs buck . Pour ne pas être en reste, il existe également des convertisseurs buck-boost, qui, par exemple, sont utilisés pour prolonger la durée de vie des batteries dans les circuits alimentés par batterie, lorsque la tension de la batterie descend en dessous de la tension d'alimentation requise. (Je n'ai pas beaucoup entendu parler des convertisseurs boost-buck, mais je ne serais pas surpris s'ils ont des applications).

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Parce qu'il y a beaucoup d'énergie dans les circuits de puissance à découpage, et comme ils fonctionnent à proximité des limites des tolérances des composants, ils ont tendance à dériver avec le temps (pour les puces, recherchez l'électromigration et la "physique de échec"). L'énergie élevée est ce qui rend ces circuits dangereux à travailler. Les concepteurs utilisent des composants de classe de puissance en raison de ces exigences, et ils sont plus chers, mais plus robustes, que votre composant passif ordinaire.

Un certain nombre de fabricants de semi-conducteurs fabriquent des puces de gestion de l'alimentation et des batteries, et maintenant des puces à récupération d'énergie, et ont généralement une très bonne littérature technique sur le sujet, alors commencez à explorer.

Bienvenue dans le monde de l'électronique de puissance.

MODIFIER

Le circuit imprimé que vous avez montré est le moyen de ne pas le faire. Si j'ai bien lu la carte, le gros composant vert est très probablement une résistance bobinée haute puissance, de haute valeur, qui baisse la tension et restreint le courant de la tension secteur, puis rectifie cette tension alternative et la lisse. avec un gros condensateur énorme (composante orange-rouge). Cela fonctionnera jusqu'à ce que la résistance tombe en panne. S'il échoue en circuit ouvert, le chargeur ne fonctionnera pas, mais s'il échoue en court-circuit, il fera sauter les diodes du redresseur et le condensateur. Ce n'est pas un circuit sûr. Reprenez-le et obtenez un remboursement si vous le pouvez, ou jetez-le avant que quelqu'un ne se blesse. (Ou utilisez-le pour des pièces dans des projets non critiques :-) - les composants sont susceptibles d'être bon marché et de faible qualité.)

À la fois pour la sécurité et parce qu'il est plus pratique d'obtenir (disons) 5V @ 2.1A avec une petite alimentation flyback. Une alimentation par compte-gouttes capacitif devrait consommer une VA énorme pour obtenir une quantité relativement faible de puissance.

Un chargeur de batterie à faible courant peut être conçu pour que les connexions de la batterie soient isolées de l'utilisateur, tandis qu'un adaptateur d'alimentation aura un cordon et l'appareil peut avoir du métal exposé, des ports, etc. Si l'utilisateur est exposé à une connexion directe au secteur, ils pourrait être électrocuté.

Ce bloc d'alimentation est sans transformateur car le fabricant essaie de tirer chaque centime du produit en réduisant les coûts. Ce type d'alimentations a déjà été discuté , l'utilisateur signalant avoir reçu des décharges électriques de l'appareil. Maintenant, votre appareil semble être mieux isolé, seule la petite LED rouge et l'interrupteur étant au potentiel du secteur tout en sortant du boîtier.

Je ne serais pas trop inquiet, mais garderais mes mains aussi loin que possible de la LED et de l'interrupteur pendant que la torche est en charge.

Ces compte-gouttes capacitifs sont souvent présentés sur la chaîne YouTube de Big Clive, où il explique comment ils fonctionnent et les problèmes avec eux. Comme le dit Duskwuff, il y a une connexion directe au secteur. Certains circuits deviennent encore plus excitants en plaçant un interrupteur unipolaire sur l'entrée et en utilisant une connexion secteur non polarisée, de sorte que vous avez une chance 50/50 d'avoir une commutation en direct ou une commutation neutre, ce qui rend l'appareil au potentiel du secteur tout en étant éteint!

https://www.youtube.com/watch?v=QwqFkelUs_g montre une torche avec compte-gouttes capacitif et un port USB au potentiel du secteur. Très excitant!