Circuit convertor AC-DC

În epoca modernă, aproape toate aparatele electronice de uz casnic funcționează pe curent continuu (DC), dar primim curent alternativ (AC) de la centralele de generare a energiei prin linii de transmisie, deoarece AC poate fi transmis mai eficient decât DC la un cost mai mic. Deci, fiecare aparat care funcționează pe curent continuu are și un circuit convertor CA-CC. Am construit anterior un încărcător de telefon mobil de 5v, care are și un circuit convertor AC-DC.

Există în principal două tipuri de convertoare utilizate pe scară largă în scopul conversației AC-DC.

Unul este convertorul liniar tradițional bazat pe transformator care folosește o punte de diodă simplă, condensator, regulator de tensiune. Podul cu diode simple poate fi construit fie cu un singur dispozitiv semiconductor, cum ar fi DB107, fie cu 4 diode independente, cum ar fi 1N4007. Alt tip de convertor este SMPS sau alimentare electrică cu comutare care utilizează de înaltă frecvență transformator de mică și un regulator de comutare pentru a oferi ieșire DC.

În acest proiect, vom discuta despre proiectarea tradițională bazată pe transformatoare care utilizează diode simple și condensator pentru a converti curentul alternativ în curent continuu și un regulator de tensiune opțional pentru a regla tensiunea continuă de ieșire. Proiectul va fi un convertor AC-DC folosind Transformer cu o tensiune de intrare de 230V și o ieșire de 12V 1A.

Componente necesare

1. Transformator cu 1A 13V Rating

2.4 buc 1N4007 Diode

3. Un condensator electrolitic 1000uF cu rating de 25V.

4. Puține fire cu un singur fir

5. Placă de pâine

6. LDO sau un regulator de tensiune liniar conform specificațiilor (aici se folosește LM2940).

7. Un multimetru pentru măsurarea tensiunii.

Diagrama și explicația circuitului

Schema pentru acest circuit convertor AC-DC este simplă. Transformatorul este folosit pentru a pas în jos 230V AC la 13V AC.

Patru diode redresoare de uz general 1N4007 sunt utilizate aici pentru a retifica intrarea de curent alternativ. 1N4007 are o tensiune inversă repetitivă de vârf de 1000V cu un curent mediu rectificat înainte de 1A. Aceste patru diode sunt utilizate pentru a converti ieșirea de 13V AC pe transformator. Diodele sunt folosite pentru a face un convertor de punte, care este o parte esențială a circuitului de conversie AC-DC. Pentru a afla mai multe despre circuitul redresorului Bridge, urmați linkul.

Filtru condensator, C1 se adaugă după convertorul de punte pentru a netezi tensiunea de ieșire.

LDO, IC1 este conectat, de asemenea, de a reglementa tensiunea de ieșire.

Funcționarea circuitului convertorului CA-CC

Un transformator cu trepte este utilizat pentru a converti tensiunea alternativă de înaltă tensiune la tensiunea alternativă de joasă tensiune. Transformatorul este montat pe PCB și este un transformator de 1 volt de 13 volți. Cu toate acestea, în timpul sarcinii, tensiunea transformatorului scade cu aproximativ 12,5-12,7 volți.

Partea esențială a circuitului este o punte cu diode care este formată din patru diode. Dioda este un dispozitiv semiconductor electronic care convertește curentul alternativ în curent continuu.

Fluxul de curent în interiorul podului cu diode poate fi văzut în imaginea de mai jos.

Aici două diode D2 și D4 blochează vârful negativ al curentului alternativ și fac curentul să curgă într-o singură direcție. Acesta este un redresor cu punte completă, care înseamnă că podul cu diode rectifică atât vârful pozitiv, cât și cel negativ al semnalului de curent alternativ.

Condensatorul mare C1 se încarcă în timpul conversiei și netezește tensiunea de ieșire. Dar, în rezultatul final, aceasta nu este o ieșire de tensiune reglată. Aici reglarea tensiunii se face de către LDO, LM2940, care este IC1 în schemă.

LDO, LM2940 este un dispozitiv cu 3 pini în pachetul TO220. LDO înseamnă tensiune scăzută. Diagrama pin poate fi afișată în imaginea de mai jos.

Unele regulatoare de tensiune au limitări ale tensiunii de intrare, care este necesară pentru a asigura o reglare a tensiunii garantată pe ieșirea regulatorului. În câteva regulatoare liniare, se indică faptul că necesită o diferență de minim 2 volți între tensiunea de intrare și tensiunea de ieșire, ceea ce înseamnă că pentru ieșirea reglată de 12 volți, regulatorul necesită cel puțin 14 volți de tensiune de intrare pentru o tensiune de ieșire reglată de 12 volți. În general, regulatoarele de tensiune scăzută (LDO) necesită diferențe de tensiune minime între intrare și ieșire. Pentru foaia de date LM2940 este necesară o diferență minimă de 0,5 volți între intrare și ieșire. Am folosit un regulator LDO de tensiune fixă ​​de la Texas Instruments. LM2940, care are o putere nominală de 12 volți.

Ieșirea poate fi perfect văzută în imaginea de mai jos.

Verificați funcționarea completă în videoclipul dat la final.

Convertorul de la AC la DC bazat pe transformator este foarte frecvent acolo unde este necesară conversia de înaltă tensiune de la AC la CC. Este cel mai frecvent în sistemele de amplificare, în diverse adaptoare de putere, stații de lipit, echipamente de testare etc.

Limitările circuitului convertorului AC-DC bazat pe transformator

Conversia de la AC la DC este o alegere obișnuită în care este necesar DC, dar are anumite dezavantaje.

1. Orice situație în care tensiunea de curent alternativ de intrare are posibilități de fluctuație sau dacă tensiunea de curent alternativ scade semnificativ, tensiunea de curent alternativ de ieșire din transformator scade, de asemenea. Deci, un convertor de 230V AC la 12V DC nu poate fi alimentat în linia de 110V AC. Pentru a rezolva această problemă, este prevăzută o setare suplimentară pentru diferite niveluri de tensiune de intrare.

2. În ciuda faptului că nu are un interval universal de tensiune de intrare, este o alegere costisitoare, deoarece transformatorul în sine costă mai mult de 60% din costul total de fabricație al circuitului convertorului.

3. O altă limitare este eficiența redusă a conversiei. Transformatorul se încălzește și pierde energie inutilă.

4. Transformatorul este o chestie grea care crește inutil greutatea produsului.

5. Datorită transformatorului, spațiul mai mare este necesar în interiorul produsului pentru a se potrivi circuitului convertorului sau cel puțin transformatorului.

Pentru a depăși aceste limitări, SMPS sau modul de comutare este o alegere preferabilă.