Maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidotāja ķēde

Mūsdienu laikmetā gandrīz katra sadzīves elektronika darbojas ar līdzstrāvu (DC), bet mēs saņemam maiņstrāvu (AC) no elektrostacijām, izmantojot pārvades līnijas, jo maiņstrāvu var pārraidīt efektīvāk nekā līdzstrāvu ar zemākām izmaksām. Tātad katrai ierīcei, kas darbojas līdzstrāvā, ir maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidotāja ķēde. Iepriekš mēs uzbūvējām 5v mobilā tālruņa lādētāju, kurā ir arī maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāja ķēde.

Maiņstrāvas-līdzstrāvas sarunām plaši tiek izmantoti divu veidu pārveidotāji.

Viens no tiem ir tradicionālais transformatora bāzes lineārais pārveidotājs, kas izmanto vienkāršu diodes tiltu, kondensatoru, sprieguma regulatoru. Vienkāršo diode tiltu var izveidot vai nu ar vienu pusvadītāju ierīci, piemēram, DB107, vai ar 4 neatkarīgām diodēm, piemēram, 1N4007. Cita veida pārveidotāja ir SMPS vai Switch barošanas bloks, kas izmanto augstas frekvences mazo transformatoru un komutācijas regulators sniegt DC produkciju.

Šajā projektā mēs apspriedīsim tradicionālo uz transformatoru balstītu dizainu, kas izmanto vienkāršas diodes un kondensatoru, lai pārveidotu maiņstrāvu par tiešo strāvu, un pēc izvēles sprieguma regulatoru, lai regulētu izejas līdzstrāvas spriegumu. Projekts būs maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs, izmantojot transformatoru ar ieejas spriegumu 230V un izeju 12V 1A.

Nepieciešamās sastāvdaļas

1. Transformators ar 1A 13V vērtējumu

2,4 gab. 1N4007 diodes

3. 1000uF elektrolītiskais kondensators ar 25V nominālu.

4. Daži vienvirziena vadi

5. Maizes dēlis

6.LDO vai lineārais sprieguma regulators atbilstoši specifikācijai (šeit izmantots LM2940).

7. Multimetrs sprieguma mērīšanai.

Shēmas shēma un paskaidrojums

Šīs maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāja shēmas shēma ir vienkārša. Transformators tiek izmantots, lai soli pa 230V AC uz 13V AC.

Lai mainītu maiņstrāvas ieeju, šeit tiek izmantoti četri vispārējas nozīmes taisngriežu diode 1N4007. 1N4007 maksimālais atkārtotais reversais spriegums ir 1000 V ar vidējo iztaisnoto priekšējo strāvu 1A. Šīs četras diodes tiek izmantotas 13 V maiņstrāvas izejas pārveidošanai transformatorā. Diodes izmanto tilta pārveidotāja izgatavošanai, kas ir būtiska maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidošanas ķēdes sastāvdaļa. Lai uzzinātu vairāk par tilta taisngriežu shēmu, noklikšķiniet uz saites.

Filtra kondensators, pēc tilta pārveidotāja tiek pievienots C1, lai izlīdzinātu izejas spriegumu.

Lai regulētu izejas spriegumu, ir pievienots arī LDO, IC1.

Maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidotāja ķēdes darbība

Lai pārveidotu augstsprieguma maiņstrāvu par zemsprieguma maiņstrāvu, tiek izmantots pazeminošais transformators. Transformators ir uzstādīts uz PCB, un tas ir 1 ampēra 13 voltu transformators. Tomēr slodzes laikā transformatora spriegums samazinās aptuveni 12,5-12,7 volti.

Būtiskā ķēdes daļa ir diodes tilts, kas sastāv no četrām diodēm. Diods ir elektroniska pusvadītāju ierīce, kas pārveido maiņstrāvu par līdzstrāvu.

Strāvas plūsma diode tilta iekšpusē ir redzama zemāk esošajā attēlā.

Šeit divas diodes D2 un D4 bloķē maiņstrāvas negatīvo maksimumu un liek strāvai plūst vienā virzienā. Tas ir pilna tilta taisngriezis, kas nozīmē, ka diodes tilts izlabo gan maiņstrāvas signāla pozitīvo, gan negatīvo maksimumu.

Lielais kondensators C1 pārveidošanas laikā tiek uzlādēts un izlīdzina izejas spriegumu. Bet gala rezultātā tā nav regulēta sprieguma izeja. Šeit sprieguma regulēšanu veic LDO, LM2940, kas shēmā ir IC1.

LDO, LM2940 ir 3 kontaktu ierīce TO220 iepakojumā. LDO apzīmē zemu izkrišanas spriegumu. Piespraudes diagrammu var parādīt zemāk esošajā attēlā.

Dažiem sprieguma regulatoriem ir ieejas sprieguma ierobežojumi, kas nepieciešami, lai nodrošinātu garantētu sprieguma regulēšanu visā regulatora izejā. Dažos lineārajos regulatoros tiek apzīmēts, ka tas prasa vismaz 2 voltu starpību starp ieejas spriegumu un izejas spriegumu, tas nozīmē, ka regulētai 12 voltu izejai, regulatoram ir nepieciešams vismaz 14 voltu ieejas spriegums garantētajam 12 voltu regulētajam izejas spriegumam. Parasti zema krituma sprieguma regulatoriem (LDO) ir nepieciešamas ļoti minimālas sprieguma atšķirības starp ieeju un izeju. LM2940 datu lapai ir nepieciešama vismaz 0,5 voltu atšķirība starp ieeju un izeju. Mēs izmantojām fiksēta sprieguma sērijas LDO regulatoru no Texas Instruments. LM2940, kura izejas jauda ir 12 volti.

Rezultātu var lieliski redzēt zemāk redzamajā attēlā.

Pārbaudiet visu darbu video, kas sniegts beigās.

Transformatoru bāzes maiņstrāvas pārveidotājs ir ļoti izplatīts gadījumos, kad nepieciešama augstsprieguma maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidošana. Tas visbiežāk notiek pastiprinātāju sistēmās, dažādos strāvas adapteros, lodēšanas stacijās, testēšanas iekārtās utt.

Transformatoru balstītas maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāja ķēdes ierobežojumi

Transformatoru bāzes maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidošana ir izplatīta izvēle, kur nepieciešama līdzstrāva, taču tai ir noteikti trūkumi.

1. Jebkurās situācijās, kad ieejas maiņstrāvas spriegumam ir iespējas svārstīties vai ja maiņstrāvas spriegums ievērojami samazinās, izejas maiņstrāvas spriegums visā transformatorā arī samazinās. Tātad 230 V maiņstrāvas līdz 12 V līdzstrāvas pārveidotāju nevar darbināt 110 V maiņstrāvas līnijā. Lai risinātu šo problēmu, tiek nodrošināts papildu iestatījums dažādiem ieejas sprieguma līmeņiem.

2. Neskatoties uz to, ka nav universāla ieejas sprieguma diapazona, tā ir dārga izvēle, jo pats transformators maksā vairāk nekā 60% no pārveidotāja ķēdes kopējām ražošanas izmaksām.

3. Vēl viens ierobežojums ir zema konversijas efektivitāte. Transformators sasilst un iztērē nevajadzīgu enerģiju.

4. Transformators ir smags materiāls, kas nevajadzīgi palielina produkta svaru.

5. Pateicoties transformatoram, produkta iekšpusē ir nepieciešama lielāka vieta, lai ietilptu pārveidotāja ķēdē vai vismaz transformatorā.

Lai pārvarētu šos ierobežojumus, vēlama izvēle ir SMPS vai komutatora režīma barošana.