Ac naar dc convertercircuit

In het moderne tijdperk werkt bijna elke huishoudelijke elektronica op gelijkstroom (DC), maar we krijgen wisselstroom (AC) van elektriciteitscentrales via transmissielijnen omdat wisselstroom efficiënter kan worden overgebracht dan gelijkstroom tegen lagere kosten. Dus elk apparaat dat op DC werkt, heeft een AC naar DC-convertercircuit. We hebben eerder een 5v-oplader voor mobiele telefoons gebouwd die ook een AC-DC-omzetcircuit bevat.

Er zijn hoofdzakelijk twee soorten converters die veel worden gebruikt voor AC-DC-conversatiedoeleinden.

Een daarvan is de traditionele op transformator gebaseerde lineaire omzetter die een eenvoudige diodebrug, condensator, spanningsregelaar gebruikt. Simple Diode Bridge kan worden geconstrueerd met een enkel halfgeleiderapparaat zoals DB107 of met 4 onafhankelijke diodes zoals 1N4007. Het andere type omvormer is SMPS- of Switch-modusvoeding die een hoogfrequente kleine transformator en een schakelende regelaar gebruikt om DC-uitvoer te leveren.

In dit project bespreken we traditioneel op transformatoren gebaseerd ontwerp dat eenvoudige diodes en condensator gebruikt om de wisselstroom om te zetten in gelijkstroom en een optionele spanningsregelaar om de gelijkstroomuitgangsspanning te regelen. Het project zal een AC-DC-omvormer zijn met behulp van Transformer met een ingangsspanning van 230V en een output van 12V 1A.

Componenten vereist

1. transformator met 1A 13V Rating

2,4 stuks 1N4007-diodes

3.A 1000uF elektrolytische condensator met de 25V rating.

4. weinig enkeldraads draden

5.Breadboard

6.LDO of een lineaire spanningsregelaar volgens specificatie (hier wordt LM2940 gebruikt).

7. een multimeter om de spanning te meten.

Schakelschema en uitleg

Het schema voor dit AC-DC-omzetcircuit is eenvoudig. De transformator wordt gebruikt om de 230V AC naar 13V AC te verlagen.

Vier algemene gelijkrichterdiodes 1N4007 worden hier gebruikt om de AC-ingang opnieuw te bepalen. 1N4007 heeft een herhaalde piekspanning van 1000V met een gemiddelde gelijkgerichte voorwaartse stroom van 1A. Deze vier diodes worden gebruikt om de 13V AC output over de transformator om te zetten. De diodes worden gebruikt om een ​​brugconverter te maken die een essentieel onderdeel is van het AC naar DC conversiecircuit. Volg de link voor meer informatie over het bruggelijkrichtcircuit.

Filtercondensator, C1 wordt toegevoegd na de brugomvormer om de uitgangsspanning af te vlakken.

De LDO, IC1 is ook aangesloten om de uitgangsspanning te regelen.

Werking van het AC naar DC convertercircuit

Een step-down transformator wordt gebruikt om de hoogspanning wisselstroom om te zetten naar de laagspanning wisselstroom. De transformator is op print gemonteerd en het is een 1 ampère 13 volt transformator. Tijdens het laden daalt de transformatorspanning echter ongeveer 12,5-12,7 volt.

Het essentiële onderdeel van de schakeling is een diodebrug die uit vier diodes bestaat. De diode is een elektronisch halfgeleiderapparaat dat de wisselstroom omzet in gelijkstroom.

De stroom van stroom in de diodebrug is te zien in de onderstaande afbeelding.

Hier blokkeren twee diodes D2 en D4 de negatieve piek van de wisselstroom en laten de stroom in de ene richting stromen. Dit is een volledige bruggelijkrichter, wat betekent dat de diodebrug zowel de positieve als de negatieve piek van het AC-signaal gelijkricht.

De grote condensator C1 wordt opgeladen tijdens de conversie en verlaagt de uitgangsspanning. Maar uiteindelijk is dit geen gereguleerde spanningsuitgang. Hier wordt de spanningsregeling gedaan door de LDO, LM2940, die IC1 is in het schema.

De LDO, LM2940 is een 3-pins apparaat in TO220-pakket. LDO staat voor lage uitvalspanning. Het pin-diagram kan worden weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Sommige spanningsregelaars hebben beperkingen op de ingangsspanning die nodig is om een ​​gegarandeerde spanningsregeling over de uitgang van de regelaar te bieden. In enkele lineaire regelaars wordt aangegeven dat er minimaal 2 volt verschil nodig is tussen ingangsspanning en uitgangsspanning, dat wil zeggen dat voor een gereguleerde uitgang van 12 volt de regelaar ten minste 14 volt ingangsspanning nodig heeft voor een gegarandeerde 12 volt geregelde uitgangsspanning. In het algemeen vereisen lage uitval-spanningsregelaars (LDO's) zeer minimale spanningsverschillen tussen ingang en uitgang. Voor de LM2940 datasheet is het minimaal 0,5 volt verschil vereist tussen de input en de output. We gebruikten een LDO-regelaar met vaste spanning van Texas Instruments. De LM2940, die een uitgangsvermogen van 12 volt heeft.

De output is perfect te zien in de onderstaande afbeelding.

Bekijk de volledige werking in de video aan het einde.

Transformator-gebaseerde AC naar DC-omzetter is heel gebruikelijk waar de hoogspanning AC naar DC-conversie vereist is. Het komt het meest voor in versterkersystemen, verschillende stroomadapters, soldeerstations, testapparatuur enz.

Beperkingen van op een transformator gebaseerd AC-DC-convertercircuit

Transformatorgebaseerde AC naar DC-conversie is een veel voorkomende keuze waar DC vereist is, maar het heeft bepaalde nadelen.

1. Elke situatie waarin de AC-ingangsspanning kan fluctueren of als de AC-spanning aanzienlijk daalt, wordt de AC-uitgangsspanning over de transformator ook verlaagd. Dus een 230V AC naar 12V DC-omvormer kan niet worden gevoed in een 110V AC-lijn. Om dit probleem aan te pakken, is er een extra instelling voorzien voor verschillende ingangsspanningsniveaus.

2.Ondanks het ontbreken van een universeel ingangsspanningsbereik, is het een dure keuze, aangezien de transformator zelf meer dan 60% van de totale fabricagekosten van het omvormercircuit kost.

Een andere beperking is een lage conversie-efficiëntie. De transformator wordt warm en verspilt onnodige energie.

4. de transformator is zwaar materiaal dat het gewicht van het product onnodig verhoogt.

5.Door de transformator is er meer ruimte nodig in het product om in het convertercircuit of in ieder geval de transformator te passen.

Om deze beperkingen te overwinnen, is SMPS of schakelende voeding de beste keuze.