AC till DC-omvandlare

Under den moderna eran arbetar nästan varje hushållselektronik på likström (DC) men vi får växelström (AC) från kraftproduktionsanläggningar via överföringsledningar eftersom AC kan överföras mer effektivt än DC till lägre kostnad. Så alla apparater som fungerar på DC har och AC till DC-omvandlingskrets. Vi har tidigare byggt en 5v-mobiltelefonladdare som också har en AC-DC-omvandlare.

Det finns huvudsakligen två typer av omvandlare som ofta används för AC-DC-konversationsändamål.

En är den traditionella transformatorbaserade linjära omvandlaren som använder en enkel diodbrygga, kondensator, spänningsregulator. Enkel diodbro kan konstrueras antingen med en halvledaranordning som DB107 eller med 4 oberoende dioder som 1N4007. Den andra typen av omvandlare är SMPS eller Switch mode strömförsörjning som använder högfrekvent liten transformator och en omkopplingsregulator för att ge DC-utgång.

I detta projekt kommer vi att diskutera traditionell transformatorbaserad design som använder enkla dioder och kondensator för att omvandla växelströmmen till likström och en valfri spänningsregulator för att reglera utgångens likspänning. Projektet kommer att vara en AC-DC-omvandlare som använder Transformer med en ingångsspänning på 230V och en utgång på 12V 1A.

Komponenter krävs

1.Transformator med 1A 13V-betyg

2,4 st 1N4007 dioder

3.En 1000uF elektrolytkondensator med 25V-klassning.

4. Få enkla trådar

5. brödbräda

6.LDO eller en linjär spänningsregulator enligt specifikationen (här används LM2940).

7. En multimeter för att mäta spänningen.

Kretsschema och förklaring

Schemat för denna AC-DC-omvandlarkrets är enkelt. Den transformator används för att avgå 230V AC till 13V AC.

Fyra allmänna likriktardioder 1N4007 används här för att återställa växelströmsingången. 1N4007 har en maximal upprepad backspänning på 1000V med en genomsnittlig likriktad framström på 1A. Dessa fyra dioder används för att konvertera 13V AC-utgången över transformatorn. Dioderna används för att skapa en bryggkonverterare som är en väsentlig del av växelström till DC-omvandlingskrets. För att lära dig mer om Bridge-likriktarkrets, följ länken.

Filterkondensator, C1 läggs till efter bryggomvandlaren för att jämna ut utspänningen.

Den LDO, IC1 är också ansluten för att reglera utspänningen.

Arbeta med AC till DC Converter Circuit

En nedåtgående transformator används för att omvandla högspänning AC till lågspänning AC. Transformatorn är kretskortmonterad och den är en 13-volts transformator. Under belastningen sjunker transformatorns spänning emellertid cirka 12,5-12,7 volt.

Den väsentliga delen av kretsen är en diodbro som består av fyra dioder. Dioden är en elektronisk halvledaranordning som omvandlar växelströmmen till likström.

Flödet av ström inuti diodbroen kan ses i bilden nedan.

Här blockerar två dioder D2 och D4 den negativa toppen av växelströmmen och får strömmen att flyta i en riktning. Detta är en fullbrygglikriktare som innebär att diodbryggan rättar till både den positiva och negativa toppen av växelströmssignalen.

Den stora kondensatorn C1 laddas under omvandlingen och släpper ut utspänningen. Men i slutresultatet är detta inte en reglerad spänningsutgång. Här görs spänningsregleringen av LDO, LM2940, som är IC1 i schemat.

LDO, LM2940 är en 3-stifts enhet i TO220-paketet. LDO står för låg frånfallsspänning. Stiftdiagrammet kan visas i bilden nedan.

Vissa spänningsregulatorer har begränsningar på ingångsspänningen som krävs för att tillhandahålla garanterad spänningsreglering över regulatorns utgång. I några få linjära regulatorer betecknas det att det kräver minst 2 volt skillnad mellan ingångsspänning och utspänning, det vill säga för reglerad 12 volt utgång, kräver regulatorn minst 14 volt ingångsspänning för garanterad 12 volt reglerad utgångsspänning. I allmänhet kräver lågavbrottsspänningsregulatorer (LDO) mycket minimala spänningsskillnader mellan ingång och utgång. För LM2940-datablad är det minst 0,5 volt skillnad mellan ingången och utgången. Vi använde en LDO-regulator med fast spänning från Texas Instruments. LM2940, som har 12 volt uteffekt.

Produktionen kan ses perfekt i bilden nedan.

Kontrollera hela arbetet i videon som ges i slutet.

Transformatorbaserad AC till DC-omvandlare är mycket vanligt där högspännings AC till DC-omvandling krävs. Det är oftast i förstärkarsystem, olika nätadaptrar, lödstationer, testutrustning etc.

Begränsningar av transformatorbaserad AC-DC-omvandlare

Transformatorbaserad AC till DC-omvandling är ett vanligt val där DC krävs men det har vissa nackdelar.

1. I alla situationer där växelströmsspänningen har möjligheter att fluktuera eller om växelspänningen sjunker avsevärt tappas också utgångsspänningen över transformatorn. Så en 230V AC till 12V DC-omvandlare kan inte drivas med 110V AC-ledning. För att åtgärda denna isse tillhandahålls en ytterligare inställning för olika ingångsspänningsnivåer.

2. Trots att det inte finns ett universellt ingångsspänningsområde är det ett dyrt val, eftersom transformatorn själv kostar mer än 60% av den totala tillverkningskostnaden för omvandlingskretsen.

3. En annan begränsning är låg omvandlingseffektivitet. Transformatorn värms upp och slösar bort onödig energi.

4. Transformatorn är tunga saker som i onödan ökar produktens vikt.

5.På grund av transformatorn krävs större utrymme inuti produkten för att passa omvandlare eller åtminstone transformatorn.

För att övervinna dessa begränsningar är SMPS eller strömförsörjning för switchläge att föredra.