- Szükséges alkatrészek
- Áramkör diagram és magyarázat
- Az AC-DC átalakító áramkör működése
- A transzformátor alapú AC-DC átalakító áramkör korlátai
A modern korszakban szinte minden háztartási elektronika egyenárammal (DC) dolgozik, de váltóáramot (AC) kapunk az erőművekből távvezetékeken keresztül, mivel az AC-t hatékonyabban lehet transzmisszálni, mint alacsonyabb költségekkel. Tehát minden DC-n működő készülék rendelkezik AC és DC átalakító áramkörrel. Korábban építettünk egy 5 V-os mobiltelefon-töltőt, amelyben szintén van egy AC-DC átalakító áramkör.
Elsősorban kétféle konverter létezik széles körben az AC-DC beszélgetés céljából.
Az egyik a hagyományos transzformátor alapú lineáris átalakító, amely egyszerű diódahidat, kondenzátort, feszültségszabályozót használ. Az egyszerű diódahíd felépíthető akár egy félvezető eszközzel, mint a DB107, vagy 4 független diódával, például az 1N4007. A másik típusú átalakító az SMPS vagy a Switch üzemmódú tápegység, amely nagyfrekvenciás kisméretű transzformátort és kapcsolószabályozót használ az egyenáramú kimenet biztosításához.
Ebben a projektben a hagyományos transzformátor alapú tervezést tárgyaljuk, amely egyszerű diódákkal és kondenzátorral alakítja át a váltakozó áramot egyenárammá, és opcionális feszültségszabályozóval a kimeneti egyenfeszültség szabályozására. A projekt egy AC-DC átalakító lesz, amely transzformátort használ, 230V bemeneti feszültséggel és 12V 1A kimenettel.
Szükséges alkatrészek
1. Transzformátor 1A 13V névleges értékkel
2,4 db 1N4007 dióda
3. 1000 VF elektrolit kondenzátor, 25 V névleges értékkel.
4. Kevés egyszálú vezeték
5. Tábla
6.LDO vagy lineáris feszültségszabályozó a specifikáció szerint (itt LM2940 használatos).
7. Multiméter a feszültség mérésére.
Áramkör diagram és magyarázat
Ennek az AC-DC átalakító áramkörnek a vázlata egyszerű. A transzformátort a 230 V AC és 13 V AC közötti fokozat csökkentésére használják.
Négy általános célú 1N4007 egyenirányító diódát használunk az AC bemenet visszatartására. Az 1N4007 maximális ismétlődő fordított feszültsége 1000 V, átlagos egyenirányított 1A áramával. Ezt a négy diódát használják a 13 V AC kimenet átalakítására a transzformátoron. A diódákból híd átalakító készül, amely az AC-DC átalakító áramkör elengedhetetlen része. Ha többet szeretne megtudni a Bridge egyenirányító áramköréről, kövesse a linket.
A kimeneti feszültség elsimítása érdekében a híd átalakító után C1 szűrő kondenzátort adunk hozzá.
Az LDO, IC1 is csatlakozik a kimeneti feszültség szabályozásához.
Az AC-DC átalakító áramkör működése
A letranszformátoron felhasználni, hogy a nagyfeszültségű váltakozó áramú kisfeszültségű AC. A transzformátor NYÁK-ra szerelt és egy 1 amperes 13 voltos transzformátor. A terhelés alatt azonban a transzformátor feszültsége körülbelül 12,5-12,7 volt.
Az áramkör lényeges része egy diódahíd, amely négy diódából áll. A dióda egy elektronikus félvezető eszköz, amely a váltakozó áramot egyenárammá alakítja.
Az áramlás a diódahídon belül látható az alábbi képen.
Itt két D2 és D4 dióda blokkolja a váltakozó áram negatív csúcsát, és az áramot egy irányba áramolja. Ez egy teljes híd egyenirányító, ami azt jelenti, hogy a diódahíd egyenirányítja az AC jel pozitív és negatív csúcsát.
A nagy C1 kondenzátor az átalakítás során feltöltődik és kisimítja a kimeneti feszültséget. De a végeredményben ez nem szabályozott feszültség kimenet. Itt a feszültségszabályozást az LDO, LM2940 végzi, amely a sematikus ábrán IC1.
Az LDO, LM2940 egy 3 tűs eszköz a TO220 csomagba. Az LDO az alacsony kiesési feszültséget jelenti. A tűs diagram az alábbi képen látható.
Egyes feszültségszabályozók korlátozzák a bemeneti feszültséget, amely szükséges a garantált feszültségszabályozás biztosításához a szabályozó kimenetén. Néhány lineáris szabályozóban azt jelzik, hogy minimum 2 voltos különbség szükséges a bemeneti feszültség és a kimeneti feszültség között, vagyis a szabályozott 12 voltos kimenethez a szabályozónak legalább 14 voltos bemeneti feszültségre van szüksége a garantált 12 voltos szabályozott kimeneti feszültséghez. Általánosságban elmondható, hogy az alacsony esésfeszültség-szabályozók (LDO) minimális feszültségkülönbséget igényelnek a bemenet és a kimenet között. Az LM2940 adatlap esetében a bemenet és a kimenet között legalább 0,5 voltos különbség szükséges. A Texas Instruments rögzített feszültségű LDO szabályozóját használtuk. Az LM2940, amelynek 12 voltos kimeneti névleges teljesítménye van.
A kimenet az alábbi képen tökéletesen látható.
Ellenőrizze a teljes munkát a videó végén.
A transzformátor alapú AC-DC átalakító nagyon gyakori, ahol nagyfeszültségű AC-DC átalakításra van szükség. Leggyakrabban erősítő rendszerekben, különféle hálózati adapterekben, forrasztóállomásokban, tesztelő berendezésekben stb.
A transzformátor alapú AC-DC átalakító áramkör korlátai
A transzformátor alapú váltakozó áramú DC átalakítás gyakori választás, ahol egyenáramra van szükség, de vannak bizonyos hátrányai.
1. Bármely olyan helyzetben, ahol a bemenő váltakozó feszültségnek lehetősége van ingadozni, vagy ha a váltakozó feszültség jelentősen csökken, akkor a transzformátor kimeneti váltakozó feszültsége is csökken. Tehát egy 230 V AC - 12 V DC átalakító nem táplálható 110 V AC vezetékben. Ennek kezelésére egy további beállítást adnak meg a különböző bemeneti feszültségszintek számára.
2. Annak ellenére, hogy nincs univerzális bemeneti feszültségtartománya, költséges választás, mivel maga a transzformátor az átalakító áramkör teljes gyártási költségének több mint 60% -ába kerül.
3. Egy másik korlátozás az alacsony konverziós hatékonyság. A transzformátor felmelegszik, és felesleges energiát pazarol el.
4. A transzformátor nehéz dolgok, amelyek feleslegesen növelik a termék súlyát.
5. A transzformátor miatt nagyobb hely szükséges a termék belsejében, hogy illeszkedjen az átalakító áramkörhöz vagy legalább a transzformátorhoz.
Ezen korlátok leküzdése érdekében az SMPS vagy a kapcsoló üzemmódú tápellátás előnyösebb választás.