Obvod převodníku AC na DC

V moderní době téměř každá elektronika pro domácnost pracuje na stejnosměrný proud (DC), ale střídavý proud (AC) získáváme z elektráren prostřednictvím přenosových vedení, protože střídavý proud lze při nižších nákladech přenášet efektivněji než stejnosměrný proud. Takže každý spotřebič, který pracuje na DC, má obvod převodníku AC na DC. Dříve jsme postavili 5V nabíječku mobilních telefonů, která má v sobě také obvod převodníku AC-DC.

Existují hlavně dva typy převaděčů široce používaných pro účely konverzace AC-DC.

Jedním z nich je tradiční lineární převodník na bázi transformátoru, který používá jednoduchý diodový můstek, kondenzátor, regulátor napětí. Jednoduchý diodový můstek lze zkonstruovat buď s jedním polovodičovým zařízením, jako je DB107, nebo se 4 nezávislými diodami, jako je 1N4007. Jiný typ převodníku je SMPS nebo spínaných zdrojů, které využívá vysokofrekvenční malý transformátor a spínací regulátor poskytovat DC výstup.

V tomto projektu se budeme zabývat tradičním designem založeným na transformátoru, který používá jednoduché diody a kondenzátor k převodu střídavého proudu na stejnosměrný proud a volitelný regulátor napětí k regulaci výstupního stejnosměrného napětí. Projekt bude AC-DC převodník využívající Transformer se vstupním napětím 230V a výstupem 12V 1A.

Požadované komponenty

1. Transformátor s hodnocením 1A 13V

2,4 ks 1N4007 diod

3. Elektrolytický kondenzátor 1000uF s hodnocením 25V.

4. Několik jednovodičových vodičů

5. Nepájivá deska

6. LDO nebo lineární regulátor napětí podle specifikace (zde se používá LM2940).

7. Multimetr pro měření napětí.

Schéma zapojení a vysvětlení

Schéma tohoto obvodu převodníku AC-DC je jednoduché. Transformátor se používá ke kroku dolů 230V AC na 13V AC.

Čtyři univerzální usměrňovací dioda 1N4007 se zde používají k ověření vstupu střídavého proudu. 1N4007 má špičkové opakující se zpětné napětí 1 000 V s průměrným usměrněným dopředným proudem 1 A. Tyto čtyři diody se používají k převodu 13V střídavého výstupu přes transformátor. Diody se používají k výrobě můstkového převodníku, který je podstatnou součástí konverzního obvodu AC na DC. Chcete-li se dozvědět více o obvodu usměrňovacího můstku, klikněte na odkaz.

Kondenzátor filtru, C1 je přidán za převodník můstku, aby se vyhladilo výstupní napětí.

LDO, IC1 je také připojen k regulaci výstupního napětí.

Práce v obvodu převodníku AC na DC

Snižovací transformátor slouží k převodu vysokého střídavého napětí na AC nízkého napětí. Transformátor je namontován na desce plošných spojů a je to 1-ampérový 13-voltový transformátor. Během zátěže však napětí transformátoru poklesne přibližně o 12,5-12,7 voltu.

Podstatnou součástí obvodu je diodový můstek, který se skládá ze čtyř diod. Dioda je elektronické polovodičové zařízení, které převádí střídavý proud na stejnosměrný.

Tok proudu uvnitř diodového můstku je vidět na obrázku níže.

Zde dvě diody D2 a D4 blokují záporný vrchol střídavého proudu a přivádějí proud do jednoho směru. Jedná se o usměrňovací můstek s plným můstkem, což znamená, že diodový můstek usměrňuje kladný i záporný vrchol střídavého signálu.

Velký kondenzátor C1 se během konverze nabije a vyhladí výstupní napětí. Konečným výsledkem však není regulovaný napěťový výstup. Zde se regulace napětí provádí pomocí LDO, LM2940, což je ve schématu IC1.

LDO, LM2940 je 3kolíkové zařízení do pouzdra TO220. LDO znamená nízké výpadkové napětí. Schéma kolíků je znázorněno na následujícím obrázku.

Některé regulátory napětí mají omezení vstupního napětí, které je nutné k zajištění zaručené regulace napětí na výstupu regulátoru. V několika lineárních regulátorech se označuje, že vyžaduje rozdíl minimálně 2 voltů mezi vstupním napětím a výstupním napětím, to znamená, že pro regulovaný výstup 12 voltů vyžaduje regulátor alespoň 14 voltů vstupního napětí pro zaručené regulované výstupní napětí 12 voltů. Regulátory nízkého výpadku napětí (LDO) obecně vyžadují velmi minimální rozdíly napětí mezi vstupem a výstupem. Pro datový list LM2940 je minimální rozdíl 0,5 V mezi vstupem a výstupem. Použili jsme regulátor LDO řady s pevným napětím od společnosti Texas Instruments. LM2940, který má výstupní napětí 12 voltů.

Výstup lze dokonale vidět na následujícím obrázku.

Zkontrolujte celou práci ve videu uvedeném na konci.

Transformátorový převodník střídavého proudu na stejnosměrný je velmi běžný tam, kde je vyžadován vysokonapěťový převod střídavého proudu na stejnosměrný. Nejčastěji se jedná o zesilovací systémy, různé napájecí adaptéry, pájecí stanice, testovací zařízení atd.

Omezení obvodu převodníku AC-DC na bázi transformátoru

Převod střídavého proudu na stejnosměrný je založen na transformátorech, kde je vyžadován stejnosměrný proud, ale má určité nevýhody.

1.Všechny situace, kdy má vstupní střídavé napětí možnost kolísat, nebo pokud střídavé napětí výrazně poklesne, dojde také k poklesu výstupního střídavého napětí na transformátoru. Převodník 230 V stř. Na 12 V ss. Tedy nemůže být napájen do vedení 110 V stř. K řešení tohoto problému je k dispozici další nastavení pro různé úrovně vstupního napětí.

2. Přestože nemá univerzální rozsah vstupního napětí, je to nákladná volba, protože samotný transformátor stojí více než 60% celkových výrobních nákladů obvodu převodníku.

3. Dalším omezením je nízká účinnost konverze. Transformátor se zahřívá a ztrácí zbytečnou energii.

4. Transformátor je těžká látka, která zbytečně zvyšuje váhu produktu.

5. Kvůli transformátoru je uvnitř produktu vyžadován větší prostor, aby se vešel do obvodu převodníku nebo alespoň do transformátoru.

K překonání těchto omezení je vhodnější volbou SMPS nebo spínaný napájecí zdroj.