Схема на преобразувател AC към DC

В съвременната епоха почти всяка домакинска електроника работи на постоянен ток (DC), но ние получаваме променлив ток (AC) от електроцентрали чрез електропроводи, тъй като AC може да се предава по-ефективно от DC с по-ниска цена. Така че всеки уред, който работи на постоянен ток, има и верига на преобразувател от AC към DC. Преди това изградихме зарядно устройство за мобилен телефон 5v, което също има схема за преобразувател AC-DC в него.

Има главно два типа преобразуватели, широко използвани за целта на AC-DC разговор.

Единият е традиционният линеен преобразувател, базиран на трансформатор, който използва прост диоден мост, кондензатор, регулатор на напрежението. Обикновеният диоден мост може да бъде конструиран или с единично полупроводниково устройство като DB107, или с 4 независими диода като 1N4007. В другия тип конвертор е ДЗПО или режим Switch захранване, която използва висока честота малък трансформатор и регулатор превключване да предоставят DC изход.

В този проект ще обсъдим традиционния дизайн, базиран на трансформатор, който използва прости диоди и кондензатор, за да преобразува променливия ток в постоянен ток и незадължителен регулатор на напрежението за регулиране на изходното постояннотоково напрежение. Проектът ще бъде AC-DC преобразувател, използващ трансформатор с входно напрежение 230V и изход 12V 1A.

Необходими компоненти

1. Трансформатор с 1A 13V рейтинг

2,4 бр. 1N4007 Диоди

3. 1000uF електролитен кондензатор с номинал 25V.

4. Малко единични жици

5. Брейкборд

6. LDO или линеен регулатор на напрежение според спецификацията (тук се използва LM2940).

7. Мултиметър за измерване на напрежението.

Електрическа схема и обяснение

Схемата за тази схема на преобразувател AC-DC е проста. В трансформатора се използва да се оттегли от 230V AC до 13V AC.

Четири изправителни диода с общо предназначение 1N4007 са използвани тук за укрепване на променливотоковия вход. 1N4007 има пиково повтарящо се обратно напрежение от 1000V със среден ректифициран преден ток от 1А. Тези четири диода се използват за преобразуване на 13V AC изход през трансформатора. Диодите се използват за направа на мостов преобразувател, който е съществена част от веригата за преобразуване от AC към DC. За да научите повече за веригата на мостовия токоизправител, следвайте връзката.

Филтърният кондензатор, C1 се добавя след мостовия преобразувател за изглаждане на изходното напрежение.

В LDO, IC1 е свързан също за регулиране на изходното напрежение.

Работа на веригата за преобразувател AC към DC

А понижаващ трансформатор се използва за конвертиране на високо напрежение AC за ниско напрежение AC. Трансформаторът е монтиран на печатни платки и представлява 1 ампер 13-волтов трансформатор. По време на натоварването обаче напрежението на трансформатора пада приблизително 12,5-12,7 волта.

Съществената част на веригата е диоден мост, който се състои от четири диода. Диодът е електронно полупроводниково устройство, което преобразува променливия ток в постоянен.

Потокът на ток вътре в диодния мост може да се види на изображението по-долу.

Тук два диода D2 и D4 блокират отрицателния пик на променливия ток и карат тока да тече в една посока. Това е пълен мостов токоизправител, което означава, че диодният мост коригира както положителния, така и отрицателния пик на променливотоковия сигнал.

Големият кондензатор С1 се зарежда по време на преобразуването и изглажда изходното напрежение. Но в крайния резултат това не е регулирано изходно напрежение. Тук регулирането на напрежението се извършва от LDO, LM2940, което е IC1 в схемата.

LDO, LM2940 е 3-пиново устройство в пакет TO220. LDO означава ниско напрежение на отпадане. Диаграмата на щифтовете може да бъде показана на изображението по-долу.

Някои регулатори на напрежение имат ограничения на входното напрежение, което е необходимо за осигуряване на гарантирано регулиране на напрежението през изхода на регулатора. В няколко линейни регулатора се означава, че изисква минимална разлика от 2 волта между входното напрежение и изходното напрежение, което означава, че за регулираното изходно напрежение от 12 волта, регулаторът изисква най-малко 14 волта входно напрежение за гарантирани изходни напрежения от 12 волта. Като цяло, регулаторите на напрежение с ниско отпадане (LDO) изискват много минимални разлики в напрежението между входа и изхода. За таблицата с данни LM2940 е минимална разлика от 0,5 волта между входа и изхода. Използвахме LDO регулатор от фиксирано напрежение от Texas Instruments. LM2940, който има мощност от 12 волта.

Резултатът може да се види перфектно на изображението по-долу.

Проверете пълната работа във видеото, дадено в края.

Трансформаторът на AC в DC преобразувател е много разпространен, когато се изисква преобразуване на AC в DC с високо напрежение. Това е най-често в усилвателни системи, различни адаптери на захранване, станции за запояване, оборудване за тестване и т.н.

Ограничения на трансформаторната верига на AC-DC преобразувател

Трансформаторното преобразуване на променлив ток в постоянен ток е често срещан избор, когато се изисква постоянен ток, но има определени недостатъци.

1. Всякакви ситуации, при които входното променливо напрежение има възможности да се колебае или ако променливото напрежение спада значително, изходното променливо напрежение в трансформатора също пада. Така че преобразувател 230V AC до 12V DC не може да бъде захранван в 110V AC линия. За справяне с това е предвидена допълнителна настройка за различни нива на входното напрежение.

2. Въпреки че няма универсален диапазон на входното напрежение, това е скъп избор, тъй като самият трансформатор струва повече от 60% от общите производствени разходи на веригата на преобразувателя.

3. Друго ограничение е ниската ефективност на преобразуване. Трансформаторът се нагрява и отпадъците излишна енергия.

4. Трансформаторът е тежък материал, който ненужно увеличава теглото на продукта.

5. Поради трансформатора се изисква по-голямо пространство вътре в продукта, за да се побере веригата на преобразувателя или поне трансформатора.

За да се преодолеят тези ограничения, SMPS или захранването в режим на превключване е за предпочитане.