Mobilni telefoni se običajno polnijo z 5v reguliranim enosmernim napajanjem, zato bomo v osnovi zgradili 5v regulirano enosmerno napajanje iz 220 AC. Ta napajalnik enosmernega toka se lahko uporablja za polnjenje mobilnih telefonov, pa tudi za vir energije za digitalna vezja, plošče, IC, mikrokrmilnike itd.
Z ustreznim transformatorjem, kondenzatorjem in regulatorjem napetosti lahko zgradite tudi 6V DC, 9V, 12V, 15V itd. Osnovni koncept ostaja enak, urediti morate le hladilno telo za višjo napetost in tok.
To vezje je v glavnem sestavljeno iz transformatorja navzdol, polnovalnega mostičnega usmernika in 5V napetostnega regulatorja IC (7805). To vezje lahko razdelimo na štiri dele: (1) znižanje izmenične napetosti (2) rektifikacija (3) filtracija (4) regulacija napetosti.
1. Znižajte izmenično napetost
Ko pretvarjamo 220V AC v 5V DC, najprej potrebujemo padajoči transformator, da zmanjšamo tako visoko napetost. Tu smo uporabili 9-0-9 1A transformator, ki pretvori 220V AC v 9V AC. V transformatorju obstajajo primarne in sekundarne tuljave, ki stopnjujejo navzgor ali navzdol napetost glede na število obratov tuljav.
Izbira ustreznega transformatorja je zelo pomembna. Tok je odvisen od trenutne potrebe obremenitvenega vezja (vezje, ki bo uporabljalo generiran enosmerni tok). Napetost mora biti večja od zahtevane napetosti. Če potrebujemo 5V enosmernega toka, mora imeti transformator vsaj oceno 7V, ker regulator napetosti IC 7805 potrebuje vsaj 2V več, tj. 7V, da zagotovi 5V napetost.
2. Popravek
Rektifikacija je postopek odstranjevanja negativnega dela izmeničnega toka (AC), s čimer nastane delni enosmerni tok. To lahko dosežemo z uporabo 4 diod. Diode omogočajo tok le v eno smer. V prvi polovični cikel AC diode D2 & D3 so pristranski, D1 in D4 pa obrnjeni, v drugi polovici cikla (negativna polovica) pa so diode D1 in D4 pristranski, D2 in D3 pa obrnjeni. Ta kombinacija pretvori negativni polkrog v pozitivnega.
Na trgu je na voljo polnovalna usmerniška komponenta mostu, ki vsebuje interno kombinacijo 4 diode. Tu smo uporabili to komponento.
3. Filtracija
Izhod po rektifikaciji ni pravilen enosmerni tok, je nihajni in ima zelo visok faktor valovanja. Tega utripajočega izhoda ne potrebujemo, za to uporabljamo kondenzator. Kondenzator se polni, dokler valovna oblika ne doseže vrh in se izprazni v obremenitveno vezje, ko se valovna oblika zmanjša. Ko je izhod torej nizek, kondenzator vzdržuje pravilno napetost v obremenitvenem vezju in tako ustvarja enosmerni tok. Zdaj, kako je treba izračunati vrednost tega kondenzatorja filtra. Tu so formule:
C = I * t / V
C = izračunana kapacitivnost
I = največji izhodni tok (recimo 500 mA)
t = 10 ms, Po pretvorbi 50 Hz izmeničnega toka v enosmerno napetost dobimo val frekvence 100 Hz s polnovalnim mostičnim usmernikom. Ko se negativni del impulza pretvori v pozitiven, se en impulz šteje kot dva. Torej bo časovno obdobje 1/100 =.01 sekunde = 10ms
V = največja napetost - napetost, podana napetostnemu regulatorju IC (+2 več od nazivne vrednosti 5 + 2 = 7)
9-0-9 je efektivna vrednost pretvorb, tako da je najvišja napetost Vrms * 1,414 = 9 * 1,414 = 12,73v
Zdaj bo 1,4v padel na 2 diodi (0,7 na diodo), saj bo 2 nastavljen naprej za pol vala.
Torej 12,73 - 1,4 = 11,33v
Ko se kondenzator izprazni v obremenitveno vezje, mora delovati 7v do 7805 IC, da končno V je:
V = 11,33 - 7 = 4,33 v
Zdaj je torej C = I * t / V
C = 500mA * 10ms / 4.33 =.5 *.01 / 4.33 = 1154uF ~ 1000uF
4. Regulacija napetosti
Za zagotavljanje reguliranega 5v enosmernega toka se uporablja napetostni regulator IC 7805. Vhodna napetost mora biti za 2 volta večja od nazivne izhodne napetosti za pravilno delovanje IC, kar pomeni, da je potrebno vsaj 7v, čeprav lahko deluje v območju vhodne napetosti 7-20V. Regulatorji napetosti imajo v sebi vsa vezja, ki zagotavljajo pravilno reguliran enosmerni tok. Kondenzator 0,01uF je treba priključiti na izhod 7805, da se odpravi šum, ki ga povzročajo prehodne spremembe napetosti.
Tu je celoten diagram vezja za polnilnik za mobilni telefon:
Pri gradnji tega vezja morate biti zelo previdni, saj gre tu za izmenično omrežje 220V.