20 oct. 2016

Cómo reutilizar transformadores para alimentar aparatos a diferente tensión: Convertidores de voltaje

Fuente de 42V DC 2A regulada a 19V DC para cargar un portátil que gasta 3A
En esta entrada veremos cómo aprovechar esos transformadores que tenemos en casa, cuyos aparatos a los que alimentaban dejaron de funcionar y que quedan, olvidados, en algún cajón.
Por ejemplo, ésa fuente de alimentación de portátil puede tener una segunda vida y seguir alimentando cualquier aparato que demande una potencia igual o inferior a la capacidad (vatios) del transformador. Mientras los amperios igualen o superen los demandados por el aparato que queremos alimentar, sólo tenemos que asegurarnos de que la tensión (voltaje) de salida sea el mismo que necesita el equipo.
Si por ejemplo se nos estropea el cargador de la bici, o necesitamos un cargador de un voltaje determinado, podemos adaptar de forma económica la tensión de salida: Es donde entran en juego los convertidores elevadores y reductores de voltaje DC a DC.


Veremos ambos tipos (también los hay que permiten ambas funciones), disponibles a la venta de fabricación china pero que son bastante fiables siempre que se tenga en cuenta sus condiciones de trabajo.


Convertidor elevador de 150W

Tiene entrada y salida a un lado y un tornillito de ajuste (derecha) donde regulamos la tensión de salida

Al menos éso es lo que dicen que aguanta, aunque supongo que ése es el pico de potencia; más de 60W necesitará que un ventilador enfríe los disipadores o se quemará pronto. Hay disponibles otros similares, de mayor o menor potencia, mejor o peor diseñados, pero el principio de funcionamiento es el mismo.
Características:
  • Entrada DC de entre 10 y 32V para una salida de entre 12-35V (con una fuente de 12VDC podemos obtener unos 30V a la salida regulados).
  • Hasta 60W, para más potencia, mejor colocar un pequeño ventilador en los disipadores. A partir de 30W se empieza a apreciar un ligero ruído (similar al de un transformador grande) procedente de los condensadores trabajando.
  • Basado en el micro UC3843, que controla la modulación según demanda.
  • Un MOSFET (diodo) para alimentar el condensador, y un regulador de voltaje se encargan de hacer todo el trabajo.
  • Lleva un gran condensador tanto en la entrada como en la salida para eliminar rizados por la alta frecuencia.
  • No invertir polaridad o lo freiremos enseguida ;).

Martin Jones ha hecho un análisis exaustivo de este modelo en esta página, y resumiendo, se trata de un elevador que aprovecha la capacidad de una bobina para almacenar energía, la cual se "carga" durante uno de los estados, y seguidamente se vacía sumándose al voltaje de la línea al ponerse en serie, aumentando la tensión disponible, en el segundo estado. Está mejor explicado en la Wikipedia.

Yo le he agregado, para disminuir el rizado cuando se le pide mucha potencia, un par de condensadores más del mismo tipo que los que lleva, conectándolos por la parte trasera (luego les pondría unos cables más largos para llevarlos a la parte superior y que no peguen con el transformador donde lo uso):


Hay que tener en cuenta que no tiene protección ninguna; ni de polaridad inversa, ni de temperatura, ni de sobrecarga, ni de nada, así que hay que tener en cuenta no superar los 50W o sino tenemos que ponerle un ventilador.

Yo necesitaba un transformador de entre 27 y 29V para alimentar mi batería LifePo4 de 24V (8 celdas en serie), y entre 300 y 500 mAh para que el control de carga balanceara correctamente las celdas, y lo he construído a partir de una fuente de 12V DC 1Ah, que elevada con este convertidor, y teniendo en cuenta que tendrá una eficiencia del 85% más o menos, nos dará a la salida 375mAh:

Origen 12V * 1A = 12W
12W/27.2V*0,85(efic.) = 0,375Ah Salida

Con lo que me recargará la mitad de la batería en 16 horas (capacidad 6Ah/0.375Ah de carga), ideal para dejar cargando por la tarde hasta el día siguiente.

Lo he mondado encintándolo sobre el transformador; en cuanto compruebe que funciona, lo ideal es aislarlo bien, pero no hay problema de seguridad ya que el voltaje máximo va a ser de 35V, lo que es una tensión segura (<50V).


Le he añadido en la salida un voltímetro LED de 3 a 100V DC para verificar que el voltaje no varía mucho (el potenciómetro de regulación no es muy estable que digamos, puede variar 0,5V). El cable blanco de alimentación del indicador tiene un máximo de 35V (colocaremos una resistencia acorde con los voltajes que manejemos), y lleva un pequeño potenciómetro para que lo calibremos ya que pueden venir con error de hasta 0,3V:



Indicador de tensión LED económico chino de 2,8-100V

Enchufado en la pared tiene este aspecto, más bien parece una bomba con su cuenta-atrás ;)

Este indicador LED puede trabajar entre 2,8 y 90V

Actualización: Al final ese transformador no tenía suficiente "chicha" para alimentar la bici, así que he puesto un alimentador para lámparas led de 900mAh y 30VDC para cargarla, con un regulador de voltaje regulado a 30V, con lo que la cargo hasta 28V (el circuito balanceador necesita un voltaje superior por las pérdidas). Así la cargo como máximo al 90% (si no nos importara cargarla al 100% no sería necesario el regulador, con darle entre 30 y 32V el balanceador funcionará bien).
Además es perfecto para la intemperie ya que la parte de alto voltaje va encapsulada en el interior con resina epoxi bajo la norma IP65:


Convertidor reductor de 90W


Para reducir el voltaje de otra fuente de alimentación he modificado un regulador AC-DC que tenía, montando dos reguladores de voltaje LM317 funcionando en paralelo, con lo que tiene una capacidad de 3A (1,5A cada uno), aunque si no necesitamos tanta potencia, tenemos con un sólo regulador por 1€ conversores sencillos basados en un LM317T (la T es por el encapsulado TO-220) con su disipador:



He modificado las pistas y conexiones (antes regulaba dos fuentes de forma independiente) para que lo haga en paralelo:


Es sencillo y podemos aumentar la potencia simplemente añadiendo más, según necesidad. Y si no queréis complicaros, los hay de diferentes potencias disponibles en internet, en España y el resto del mundo (no me preguntéis dónde).

Felices modificaciones!

Más info:
Convertidores DC DC
150W Boost Converter

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