AC til DC konverter kredsløb

I den moderne æra arbejder næsten enhver husholdningselektronik på jævnstrøm (DC), men vi får vekselstrøm (AC) fra kraftproduktionsanlæg via transmissionsledninger, fordi AC kan transmitteres mere effektivt end DC til lavere omkostninger. Så hvert apparat, der fungerer på DC, har og AC til DC-omformerkredsløb. Vi har tidligere bygget en 5v mobiltelefonoplader, som også har et AC-DC-omformerkredsløb i sig.

Der er hovedsageligt to typer konvertere, der er meget anvendte til AC-DC-samtaleformål.

Den ene er den traditionelle transformerbaserede lineære konverter, der bruger en simpel diode bro, kondensator, spændingsregulator. Simple Diode Bridge kan konstrueres enten med en enkelt halvlederenhed som DB107 eller med 4 uafhængige dioder som 1N4007. Den anden type konverter er SMPS eller Switch mode strømforsyning, der bruger højfrekvent lille transformer og en switch regulator til at levere DC output.

I dette projekt vil vi diskutere traditionelt transformerbaseret design, der bruger enkle dioder og kondensator til at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm og en valgfri spændingsregulator til at regulere udgangsspændingen. Projektet vil være en AC-DC-konverter, der bruger Transformer med en indgangsspænding på 230V og output på 12V 1A.

Komponenter, der kræves

1.Transformator med 1A 13V-klassificering

2,4 stk 1N4007 dioder

3.En 1000uF elektrolytisk kondensator med 25V-klassificering.

4. Få enkeltstrengede ledninger

5. brødplade

6.LDO eller en lineær spændingsregulator i henhold til specifikationen (her LM2940 brugt).

7.Et multimeter til måling af spændingen.

Kredsløbsdiagram og forklaring

Skematisk for dette AC-DC konverter kredsløb er simpelt. Den transformator bruges til at træde tilbage 230V AC til 13V AC.

Fire almindelige ensretterdioder 1N4007 bruges her til at genoprette AC-indgangen. 1N4007 har en maksimal gentagen reversspænding på 1000V med en gennemsnitlig ensrettet fremadstrøm på 1A. Disse fire dioder bruges til at konvertere 13V AC-udgang på tværs af transformeren. Dioderne bruges til at fremstille en brokonverter, som er en væsentlig del af AC til DC-konverteringskredsløbet. For at lære mere om Bridge ensretter kredsløb, følg linket.

Filterkondensator, C1 tilføjes efter brokonverteren for at udjævne udgangsspændingen.

Den LDO, IC1 er også forbundet til at regulere udgangsspændingen.

Arbejd af AC til DC Converter Circuit

En nedadgående transformer bruges til at konvertere højspænding AC til lavspænding AC. Transformatoren er monteret på PCB, og den er en 1-ampere 13 volt transformer. Imidlertid falder transformerspændingen under belastningen ca. 12,5-12,7 volt.

Den væsentlige del af kredsløbet er en diodebro, der består af fire dioder. Dioden er en elektronisk halvlederindretning, der konverterer vekselstrøm til jævnstrøm.

Strømmen i diode broen kan ses i nedenstående billede.

Her blokerer to dioder D2 og D4 den negative top for vekselstrømmen og får strømmen til at løbe i den ene retning. Dette er en fuld bro ensretter, der betyder, at diode broen afhjælper både den positive og negative top af AC-signalet.

Den store kondensator C1 oplades under konverteringen og udjævner udgangsspændingen. Men ved slutresultatet er dette ikke en reguleret spændingsoutput. Her udføres spændingsreguleringen af ​​LDO, LM2940, som er IC1 i skematisk.

LDO, LM2940 er en 3-pin enhed i TO220-pakke. LDO står for lav frafaldsspænding. Stiftdiagrammet kan vises i nedenstående billede.

Nogle spændingsregulatorer har begrænsninger på indgangsspænding, som er nødvendige for at give garanteret spændingsregulering på tværs af regulatorudgangen. I få lineære regulatorer betegnes det, at det kræver mindst 2 volt forskel mellem indgangsspænding og udgangsspænding, det vil sige for reguleret 12 volt udgang, regulatoren kræver mindst 14 volt indgangsspænding for garanteret 12 volt reguleret udgangsspænding. Generelt kræver LDO'er (Low Dropout Voltage regulators) meget minimale spændingsforskelle mellem input og output. For LM2940 datablad er det mindst 0,5 volt forskel, der kræves mellem input og output. Vi brugte en LDO-regulator med fast spænding fra Texas Instruments. LM2940, som har en udgangseffekt på 12 volt.

Outputtet kan ses perfekt i nedenstående billede.

Tjek den komplette arbejde i videoen, der er givet i slutningen.

Transformerbaseret AC til DC-konverter er meget almindelig, hvor der kræves højspændings AC til DC-konvertering. Det er mest almindeligt i forstærkeranlæg, forskellige strømadaptere, loddestationer, testudstyr osv.

Begrænsninger for transformerbaseret AC-DC konverter kredsløb

Transformerbaseret AC til DC-konvertering er et almindeligt valg, hvor DC er påkrævet, men det har visse ulemper.

1.I alle situationer, hvor indgangsspændingen har muligheder for at svinge, eller hvis vekselstrømmen falder markant, falder udgangsspændingen over transformeren også. Så en 230V AC til 12V DC-konverter kan ikke strømforsynes med 110V AC-ledning. For at imødegå denne isse tilvejebringes en yderligere indstilling for forskellige indgangsspændingsniveauer.

2.Trods ikke at have et universelt indgangsspændingsområde, er det et dyrt valg, da transformatoren selv koster mere end 60% af de samlede produktionsomkostninger for omformerkredsløbet.

3. en anden begrænsning er lav konverteringseffektivitet. Transformatoren får varme op og spilder unødvendig energi.

4. Transformeren er tunge ting, der unødigt øger produktets vægt.

5. på grund af transformatoren kræves der større plads inde i produktet for at passe til konverteringskredsløbet eller i det mindste transformatoren.

For at overvinde disse begrænsninger er SMPS eller switch mode strømforsyning et foretrukket valg.