- Potrebne komponente
- Shema vezja in razlaga
- Delovanje vezja pretvornika izmeničnega v enosmerni tok
- Omejitve vezja pretvornika AC-DC na osnovi transformatorja
V sodobni dobi skoraj vsaka gospodinjska elektronika deluje na enosmerni tok (enosmerni tok), vendar izmenični tok (izmenični tok) dobimo iz elektrarn prek daljnovodov, ker se lahko izmenični tok z nižjimi stroški prenaša bolj učinkovito kot enosmerni tok. Tako ima vsak aparat, ki deluje na enosmerni tok, in pretvornik v izmenični v enosmerni tok. Pred tem smo zgradili polnilnik za 5v mobilni telefon, ki ima v sebi tudi vezje pretvornika AC-DC.
Za pogovor AC-DC se pogosto uporabljata dve vrsti pretvornikov.
Eden je tradicionalni linearni pretvornik, ki temelji na transformatorju in uporablja preprost diodni most, kondenzator, regulator napetosti. Preprost diodni most je mogoče izdelati bodisi z eno polprevodniško napravo, kot je DB107, ali s 4 neodvisnimi diodami, kot je 1N4007. Druga vrsta pretvornik je PTM ali Preklop napajanja, ki uporablja visoko-frekvenčno majhen transformator in regulator preklapljanje za zagotavljanje DC izhod.
V tem projektu bomo razpravljali o tradicionalni zasnovi na osnovi transformatorja, ki uporablja enostavne diode in kondenzator za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni tok in neobvezni regulator napetosti za uravnavanje izhodne enosmerne napetosti. Projekt bo pretvornik AC-DC v transformator z vhodno napetostjo 230V in izhodom 12V 1A.
Potrebne komponente
1. Transformator z 1A 13V oceno
2,4 kos 1N4007 Diode
3. 1000uF elektrolitski kondenzator z nazivno močjo 25V.
4. Nekaj enojnih žic
5. Šifra
6. LDO ali linearni regulator napetosti po specifikaciji (tukaj uporabljen LM2940).
7. Multimeter za merjenje napetosti.
Shema vezja in razlaga
Shema tega pretvornika AC-DC je preprosta. Transformator se uporablja za korak navzdol 230V AC na 13V AC.
Tu so uporabljene štiri usmerniške diode splošnega namena 1N4007 za ponovno usmeritev AC vhoda. 1N4007 ima največjo ponavljajočo se povratno napetost 1000V s povprečnim rektificiranim naprej tokom 1A. Te štiri diode se uporabljajo za pretvorbo 13V AC izhoda čez transformator. Diode se uporabljajo za izdelavo mostnega pretvornika, ki je bistveni del pretvorbe v izmenični in enosmerni tok. Če želite izvedeti več o mostnem usmerniškem vezju, sledite povezavi.
Kondenzator filtra, C1 je dodan po pretvorniku mostu, da se izravna napetost izhoda.
LDO, IC1 je prav tako povezan z regulacijo izhodne napetosti.
Delovanje vezja pretvornika izmeničnega v enosmerni tok
Korak navzdol transformator se uporablja za pretvorbo visoke napetosti AC nizke napetosti AC je. Transformator je nameščen na PCB in je 1 amper 13-voltni transformator. Vendar med obremenitvijo napetost transformatorja pade približno 12,5-12,7 voltov.
Bistveni del vezja je diodni most, ki je sestavljen iz štirih diod. Dioda je elektronska polprevodniška naprava, ki pretvori izmenični tok v enosmerni tok.
Pretok toka znotraj diodnega mostu je viden na spodnji sliki.
Tu dve diodi D2 in D4 blokirata negativni vrh izmeničnega toka in usmerita tok v eno smer. To je polni mostični usmernik, kar pomeni, da diodni most popravi pozitivni in negativni vrh AC signala.
Veliki kondenzator C1 se med pretvorbo napolni in izravna izhodno napetost. Toda končni rezultat to ni regulirana izhodna napetost. Tu napetost regulira LDO, LM2940, ki je v shemi IC1.
LDO, LM2940 je 3-pinska naprava v paketu TO220. LDO pomeni nizko izpadno napetost. Shema pinov je lahko prikazana na spodnji sliki.
Nekateri regulatorji napetosti imajo omejitve vhodne napetosti, ki je potrebna za zagotovitev zajamčene regulacije napetosti na izhodu regulatorja. V nekaj linearnih regulatorjih je označeno, da zahteva najmanj 2 volta razlike med vhodno napetostjo in izhodno napetostjo, kar pomeni, da za regulirano izhodno napetost 12 voltov regulator zahteva vsaj 14 voltov vhodne napetosti za zajamčenih 12 voltov regulirane izhodne napetosti. Na splošno regulatorji napetosti z nizkim izpadom (LDO) zahtevajo zelo majhne napetostne razlike med vhodom in izhodom. Za podatkovni list LM2940 je med vhodom in izhodom potrebna najmanj 0,5-voltna razlika. Uporabili smo regulator LDO s fiksno napetostjo podjetja Texas Instruments. LM2940, ki ima izhodno moč 12 voltov.
Rezultat je popolnoma viden na spodnji sliki.
Preverite celotno delo v videoposnetku, ki ste ga dali na koncu.
Pretvornik izmeničnega toka v enosmerni tok je zelo pogost, kadar je potrebna visokonapetostna pretvorba izmeničnega v enosmerni tok. Najpogosteje je v ojačevalnih sistemih, različnih napajalnikih, spajkalnicah, preskusni opremi itd.
Omejitve vezja pretvornika AC-DC na osnovi transformatorja
Pretvorba izmeničnega toka v enosmerni tok je pogosta izbira, kjer je potreben enosmerni tok, vendar ima določene pomanjkljivosti.
1. V vseh situacijah, ko vhodna izmenična napetost lahko niha ali če izmenična napetost znatno pade, izhodna izmenična napetost na transformatorju prav tako pade. Torej pretvornika 230V AC v 12V DC ni mogoče napajati v 110V AC liniji. Za rešitev tega vprašanja je na voljo dodatna nastavitev za različne ravni vhodne napetosti.
2. Kljub temu, da nima univerzalnega obsega vhodne napetosti, je to draga izbira, saj transformator sam stane več kot 60% celotnih proizvodnih stroškov pretvorniškega vezja.
3. Druga omejitev je nizka učinkovitost pretvorbe. Transformator se ogreje in izgublja nepotrebno energijo.
4. Transformer je težka stvar, ki po nepotrebnem poveča težo izdelka.
5. Zaradi transformatorja je v izdelku potreben večji prostor za namestitev pretvorniškega vezja ali vsaj transformatorja.
Da bi odpravili te omejitve, je zaželena izbira napajanja s SMPS ali stikalnim načinom.