A projekt célja a 220 V váltóáramú áram átalakítása + 12 V és -12 V DC tápfeszültséggé, ezért ezt kettős tápegységnek nevezik, mivel egyszerre kapunk pozitív és negatív 12 V tápfeszültséget.
Ez egyszerű három lépésben érhető el:
- Először is, a 220 V váltakozó áramot 12 V váltóárammá alakítják egyszerű lépcsős (220 V / 12 V) transzformátor segítségével.
- Másodszor, ennek a transzformátornak a kimenetét az egyenirányító áramkör kapja, amely átalakítja a váltakozó áramú tápfeszültséget egyenárammá. Az egyenirányító áramkör kimenete, amely egyenáramú, tartalmazza a kimeneti feszültség hullámait. Ezen hullámok kiszűrésére 2200 uf, 25V kondenzátort használnak.
- Végül a tiszta DC kondenzátor kimenetét az IC 7812 és IC7912 feszültségszabályozó kapja, amelyek a kimeneti feszültséget a bemeneti feszültség változása ellenére 12 V -12 V DC-n szabályozzák.
Szükséges alkatrészek:
- Középcsapos transzformátor (220V / 12V)
- Teljesítménydiódák (6A) - 4No.
- Kondenzátor (2200μF, 25V) - 2
- Feszültségszabályozó (IC 7812 és 7912)
- Kapcsoló
- DC terhelés (egyenáramú motor)
Kördiagramm:
Kettős tápegység megépítése:
I. lépés: A 220 V-os átalakítás 12 V-os váltóárammá a Step Down transzformátor segítségével
A középcsapolt transzformátor elsődleges sorkapcsai a háztartási tápellátással vannak összekötve (220V AC , 50Hz), és a kimenetet a transzformátor szekunder kapcsaiból veszik. A középső leágazás leírja a középen leágazó transzformátor feszültség kimenetét. Például: A 24 V-os középcsapolt transzformátor 24 V AC- t mér a két külső csapon (tekercselés egészében), és 12 V AC -ot minden külső csaptól a középső csapig (féltekercselés). Ez a két 12 V-os váltóáram 180 fokkal nem fázisban van egymással, így megkönnyíti belőlük a pozitív és negatív 12 voltos egyenáramú tápegységek levezetését. A középcsapolt transzformátor használatának előnye, hogy megkapjuk a + 12V és -12V egyenáramot is ellátás csak egy transzformátor segítségével.
BEMENET: 220 V AC , 50 Hz
KIMENET: A külső és a középső kapocs között: 12 V AC, 50 Hz
Két külső kivezetés között: 24V AC. 50 Hz
II. Lépés: 12v AC átalakítása 12v DC-vé a Full Bridge Rectifier segítségével
A középcsapolt transzformátor külső két kapcsa a híd egyenirányító áramköréhez csatlakozik. Az egyenirányító áramkör egy átalakító, amely átalakítja a váltakozó áramú tápfeszültséget egyenáramú tápfeszültséggé. Általában diódakapcsolókból áll, amint azt az áramköri ábra mutatja.
Az AC egyenárammá alakításához kétféle egyenirányítót készíthetünk: az egyik félhíd egyenirányító, a másik pedig a teljes híd egyenirányító. A félhíd egyenirányítóban a kimeneti feszültség a bemeneti feszültség fele. Például, ha a bemeneti feszültség 24V, akkor a kimeneti egyenfeszültség 12V, és az ilyen típusú egyenirányítóban használt diódák száma 2. A teljes hídú egyenirányítóban a diódák száma 4, és az ábra szerint csatlakozik, és a kimeneti feszültség megegyezik a bemeneti feszültséggel.
Itt teljes hídirányítót használnak. Tehát a diódák száma 4, a bemeneti feszültség (24 V AC ) és a kimeneti feszültség szintén 24 V DC , hullámai vannak benne.
A teljes híd egyenirányító kimeneti feszültségéhez, V DC = 2Vm / Π ahol Vm = a váltóáramú tápfeszültség csúcsértéke és Π Pi
A teljes híd egyenirányító bemeneti és kimeneti feszültségének hullámalakja az alábbiakban látható.
Ebben a kettős tápegységben a diódás hídirányító 6A négy teljesítménydiódából áll. A dióda névleges értéke 6A és 400V. Nem szükséges ekkora nagyáramú dióda használata, de a biztonság és a rugalmasság érdekében nagyáramú diódát használunk. Általában az áram túlfeszültségei miatt meg lehet károsítani a diódát, ha alacsony amperes diódát használtunk.
Az egyenirányító kimenete nem tiszta egyenáram , de hullámosságokat tartalmaz benne.
BEMENET: 12V AC
KIMENET: 24 V csúcs (hullámokkal)
III. Lépés: A hullámok szűrése a kimenetről:
A 24 V DC kimenet, amely csúcs-csúcs hullámokat tartalmaz, nem köthető közvetlenül a terheléshez. Tehát, a hullámok eltávolításához a tápegységről szűrőkondenzátorokat használnak. Most két 2200uF és 25 V névleges szűrőkondenzátort használnak, ahogy azt a kapcsolási rajz mutatja. Mindkét kondenzátor csatlakozása olyan, hogy a kondenzátorok közös kapcsa közvetlenül a középcsapolt transzformátor középső kapcsaihoz csatlakozik. Ez a kondenzátor 12 V DC-ig töltődik, mivel mindkettő egy transzformátor közös kapcsaival van összekötve. Ezenkívül a kondenzátorok eltávolítják a hullámokat az egyenáramú tápegységről, és tiszta egyenáramot kapnak Kimenet. De a kondenzátorok kimenete nincs szabályozva. Tehát a tápellátás szabályozása érdekében a kondenzátorok kimenetét a feszültségszabályozó IC-k kapják meg, amelyet a következő lépésben ismertetünk.
BEMENET: 12 V DC (hullámokkal, nem tiszta)
KIMENET: C 1 kondenzátor feszültsége = 12 V DC (tiszta egyenáram, de nincs szabályozva)
A C 2 kondenzátor feszültsége = 12 V DC (tiszta DC, de nem szabályozott)
IV. Lépés: Szabályozza a 12 V DC tápellátást
A következő fontos dolog a kondenzátorok kimeneti feszültségének szabályozása, amely egyébként változik a bemeneti feszültség változásának függvényében. Ehhez a kimeneti feszültségigénytől függően a szabályozó IC-ket használják . Ha a kimeneti feszültségre + 12 V-ra van szükségünk, akkor az IC 7812-et használjuk. Ha a szükséges kimeneti feszültség + 5 V, akkor 7805 IC-t használunk. Az IC utolsó két számjegye adja meg a kimeneti feszültség besorolását. A harmadik utolsó szám azt mutatja, hogy a feszültség pozitív vagy negatív. Pozitív feszültséghez (8) és negatív feszültséghez (9) számot használnak. Tehát az IC7812-et a + 12v-os szabályozáshoz, az IC7912-t pedig a -12v-os feszültség-szabályozáshoz használják.
Most két IC-t csatlakoztatunk a kapcsolási rajzon látható módon. Mindkét IC földelő kapcsa össze van kötve a transzformátor középső csapos kapcsaival referencia létrehozása érdekében. Most a kimeneti feszültségeket a kimeneti kapocs és a földkivezetés között mérjük mindkét IC-nél.
BEMENET: 12 V DC (tiszta DC, de nem szabályozott)
KIMENET: + 12 V DC a 7812-es kimeneti kapocs és a föld között (tiszta DC és szabályozott)
-12V DC a 7912 kimeneti kapcsa és a föld között (tiszta DC és szabályozott)
A kettős tápegység áramkörei:
- A műveleti erősítőknek két áramforrásra van szükségük (általában egy + ve és egy -ve forrás), mivel az op-erősítőnek a bejövő jel mindkét polaritásában működnie kell. A negatív forrás nélkül az op-amp nem lép működésbe a jel negatív ciklusa alatt. Tehát az a jelrész kimenete "megnyíródik", vagyis maga a földön marad; ami nyilvánvalóan nem ajánlott.
- Ha egyenáramú motorokat használunk terhelésként, akkor a + 12 V-nál az óramutató járásával megegyező irányban, -12 V-nál pedig ellentétes irányban forog. Például a játékokban használt motorok (autó, busz stb.) + 12 V esetén előre mozognak, -12 V esetén pedig hátramenetben mozognak. Az alábbi videóban bemutattuk a motor forgását mindkét irányban, ezzel a kettős tápegységgel.
Ellenőrizze a másik áramellátási áramkörünket: