Ac-dc dönüştürücü devresi

Modern çağda, hemen hemen her ev elektroniği Doğru Akım (DC) ile çalışır, ancak alternatif akım (AC), daha düşük maliyetle DC'den daha verimli bir şekilde iletilebildiği için, elektrik üretim tesislerinden iletim hatları aracılığıyla Alternatif Akım (AC) alıyoruz. Dolayısıyla DC'de çalışan her cihazda AC'den DC'ye dönüştürücü devresi vardır. Daha önce, içinde AC-DC dönüştürücü devresi de bulunan 5V'luk bir cep telefonu şarj cihazı yaptık.

AC-DC konuşma amacıyla yaygın olarak kullanılan başlıca iki tip dönüştürücü vardır.

Bunlardan biri, basit bir diyot köprüsü, kapasitör, voltaj regülatörü kullanan geleneksel Trafo tabanlı doğrusal dönüştürücüdür. Basit Diyot Köprüsü, DB107 gibi tek yarı iletken cihazla veya 1N4007 gibi 4 bağımsız diyotla inşa edilebilir. Dönüştürücünün başka tipte SMPS veya anahtar güç kaynağı olan yüksek frekanslı küçük transformatör ve DC çıkışı temin etmek için bir anahtar düzenleyici kullanır.

Bu projede, Alternatif akımı Doğru Akıma dönüştürmek için basit diyotlar ve kapasitör kullanan ve çıkış DC voltajını düzenlemek için isteğe bağlı bir voltaj regülatörü kullanan geleneksel Trafo tabanlı tasarımı tartışacağız. Proje , 230V giriş gerilimi ve 12V 1A çıkışa sahip Transformatör kullanan bir AC-DC dönüştürücü olacaktır.

Gerekli Bileşenler

1. 1A 13V Dereceli Transformatör

2.4 adet 1N4007 Diyot

3. 25V dereceli 1000uF Elektrolitik kondansatör.

4. birkaç tek telli tel

5. Breadboard

6. LDO veya spesifikasyona göre bir Doğrusal Voltaj Regülatörü (Burada LM2940 kullanılmıştır).

7. Voltajı ölçmek için bir multimetre.

Devre Şeması ve Açıklama

Bu AC-DC dönüştürücü devresinin şeması basittir. Transformatör 13V AC 230 V AC aşağı adım için kullanılır.

AC girişini yeniden belirlemek için burada dört genel amaçlı doğrultucu diyot 1N4007 kullanılır. 1N4007, 1A ortalama düzeltilmiş ileri akım ile 1000 V'luk bir tepe tekrarlayan ters gerilime sahiptir. Bu dört diyot, 13V AC çıkışını transformatör üzerinden dönüştürmek için kullanılır. Diyotlar, AC'den DC'ye dönüşüm devresinin önemli bir parçası olan bir köprü dönüştürücü yapmak için kullanılır. Köprü doğrultucu devresi hakkında daha fazla bilgi edinmek için bağlantıyı takip edin.

Filtre kondansatörü, C1, çıkış voltajını düzeltmek için köprü dönüştürücüsünden sonra eklenir.

LDO, IC1 da çıkış gerilimini regüle bağlanır.

AC'den DC'ye Dönüştürücü Devresinin Çalışması

Bir düşürme transformatörüdür düşük voltaj AC yüksek voltaj AC dönüştürmek için kullanılır. Transformatör PCB montajlıdır ve 1 amperlik 13 voltluk bir transformatördür. Ancak yükleme sırasında trafo gerilimi yaklaşık 12,5-12,7 volt düşer.

Devrenin önemli kısmı, dört diyottan oluşan bir diyot köprüsüdür. Diyot, alternatif akımı doğru akıma dönüştüren elektronik bir yarı iletken cihazdır.

Diyot köprüsünün içindeki akım akışı aşağıdaki resimde görülebilir.

Burada iki diyot D2 ve D4, alternatif akımın negatif tepe noktasını bloke eder ve akımın bir yöne akmasını sağlar. Bu, diyot köprüsünün AC sinyalinin hem pozitif hem de negatif tepe noktasını düzelttiği anlamına gelen tam bir köprü doğrultucusudur.

Büyük C1 kondansatörü dönüştürme sırasında şarj olur ve çıkış voltajını düzeltir. Ancak sonuçta, bu regüle edilmiş bir voltaj çıkışı değildir. Burada voltaj regülasyonu şematikteki IC1 olan LDO, LM2940 tarafından yapılır.

LDO, LM2940, TO220 paketine 3 pinli bir cihazdır. LDO, düşük bırakma voltajı anlamına gelir. Pim diyagramı aşağıdaki resimde gösterilebilir.

Bazı voltaj regülatörlerinin, regülatör çıkışı boyunca garantili voltaj regülasyonu sağlamak için gerekli olan giriş voltajı sınırlamaları vardır. Birkaç lineer regülatörde, giriş voltajı ile çıkış voltajı arasında minimum 2 volt fark gerektirdiği belirtilir, yani regüle edilmiş 12 volt çıkış için regülatör, garantili 12 volt regüle çıkış voltajı için en az 14 volt giriş voltajı gerektirir. Genel olarak, Düşük Bırakma Voltaj regülatörleri (LDO'lar), giriş ve çıkış arasında çok minimum voltaj farkları gerektirir. LM2940 veri sayfası için, giriş ve çıkış arasında minimum 0,5 voltluk bir fark olması gerekir. Texas Instruments'tan bir sabit voltaj serisi LDO regülatörü kullandık. 12 volt çıkış derecesine sahip LM2940.

Çıktı, aşağıdaki resimde mükemmel bir şekilde görülebilir.

Sonunda verilen videoda tam çalışmayı kontrol edin.

Transformatör tabanlı AC'den DC'ye dönüştürücü, yüksek voltajlı AC'den DC'ye dönüşümün gerekli olduğu yerlerde çok yaygındır. En yaygın olarak amplifikatör sistemlerinde, çeşitli güç adaptörlerinde, lehim istasyonlarında, test ekipmanlarında vb.

Transformatör tabanlı AC-DC Dönüştürücü Devresinin Sınırlamaları

Transformatör tabanlı AC'den DC'ye dönüştürme, DC'nin gerekli olduğu durumlarda yaygın bir seçimdir, ancak bazı dezavantajları vardır.

1. Giriş AC voltajının dalgalanma olasılığının olduğu veya AC voltajının önemli ölçüde düştüğü herhangi bir durumda, transformatördeki çıkış AC voltajı da düşer. Dolayısıyla, 230V AC - 12V DC dönüştürücü, 110V AC hattında çalıştırılamaz. Bu sorunu gidermek için, farklı giriş voltaj seviyeleri için ek bir ayar sağlanmıştır.

2. Evrensel bir giriş voltaj aralığına sahip olmamasına rağmen, transformatörün kendisi dönüştürücü devresinin toplam üretim maliyetinin% 60'ından fazlasına mal olduğu için maliyetli bir seçimdir.

3. Diğer bir sınırlama, düşük dönüşüm verimliliğidir. Transformatör ısınır ve gereksiz enerji harcanır.

4. Transformatör, ürünün ağırlığını gereksiz yere artıran ağır bir malzemedir.

5. Transformatör nedeniyle, dönüştürücü devresine veya en azından transformatöre uyması için ürünün içinde daha büyük alan gerekir.

Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için SMPS veya anahtar modlu güç kaynağı tercih edilen bir seçimdir.