- Tarvittavat komponentit
- Piirikaavio ja selitys
- AC-DC-muunninpiirin toiminta
- Muuntajapohjaisen AC-DC-muunninpiirin rajoitukset
Nykyaikana melkein jokainen kodinelektroniikka toimii tasavirralla (DC), mutta saamme vaihtovirtaa (AC) voimalaitoksista voimajohtojen kautta, koska AC voidaan siirtää tehokkaammin kuin tasavirta pienemmillä kustannuksilla. Joten jokaisella tasavirralla toimivalla laitteella on vaihtovirta-DC-muunninpiiri. Olemme aiemmin rakentaneet 5v matkapuhelimen laturin, jossa on myös AC-DC-muunninpiiri.
AC-DC-keskustelutarkoituksiin käytetään pääasiassa kahden tyyppisiä muuntimia.
Yksi on perinteinen muuntajapohjainen lineaarimuunnin, joka käyttää yksinkertaista diodisillaa, kondensaattoria, jännitteen säätäjää. Yksinkertainen diodisilta voidaan rakentaa joko yhdellä puolijohdelaitteella, kuten DB107, tai 4 erillisellä diodilla, kuten 1N4007. Muun tyyppinen muunnin on SMPS tai Hakkuriteholähde, joka käyttää korkean taajuuden pieni muuntaja ja hakkurin antaa DC output.
Tässä projektissa keskustelemme perinteisestä muuntajapohjaisesta suunnittelusta, joka käyttää yksinkertaisia diodeja ja kondensaattoria vaihtamaan vaihtovirta tasavirraksi ja valinnaiseksi jännitteen säätimeksi lähtöjännitteen säätämiseksi. Hanke olla AC-DC-muunnin käyttämällä muuntaja, jossa on tulo 230V ja tuotoksen 12V 1A.
Tarvittavat komponentit
1.Muuntaja 1A 13V -luokituksella
2,4 kpl 1N4007 -diodit
3. 1000uF: n elektrolyyttikondensaattori, jonka nimellisarvo on 25 V.
4. muutama yksisäikeinen johdin
5. leipälauta
6.LDO tai lineaarinen jännitesäädin eritelmien mukaisesti (käytetty LM2940).
7. yleismittari jännitteen mittaamiseksi.
Piirikaavio ja selitys
Tämän AC-DC-muunninpiirin kaavio on yksinkertainen. Muuntaja käytetään eroamaan 230V AC 13V AC.
Neljä yleiskäyttöistä tasasuuntaajan diodia 1N4007 käytetään tässä vaihtovirran tulon palauttamiseksi. 1N4007: n toistuva huippuarvoinen huippujännite on 1000 V, ja keskimääräinen tasasuuntainen eteenpäin suuntautuva virta on 1 A. Näitä neljää diodia käytetään muuntaa 13 V AC-lähtö muuntajan yli. Diodeilla tehdään silta-muunnin, joka on olennainen osa AC-DC-muunnospiiriä. Jos haluat lisätietoja Bridge-tasasuuntaajapiiristä, seuraa linkkiä.
Suodatinkondensaattori, C1 lisätään silta-muuntimen jälkeen lähtöjännitteen tasoittamiseksi.
LDO, IC1 on myös kytketty säädellä lähtöjännite.
AC-DC-muunninpiirin toiminta
Askel alaspäin muuntaja käytetään muuntamaan korkea AC alhaisen AC. Muuntaja on asennettu piirilevylle ja se on 1 ampeerin 13 voltin muuntaja. Kuormituksen aikana muuntajajännite laskee kuitenkin noin 12,5-12,7 volttia.
Piirin olennainen osa on diodisilta, joka koostuu neljästä diodista. Diodi on elektroninen puolijohdelaite, joka muuntaa vaihtovirran tasavirraksi.
Virran virta diodisillan sisällä näkyy alla olevasta kuvasta.
Tässä kaksi diodia D2 ja D4 estävät vaihtovirran negatiivisen huipun ja saavat virran virtaamaan yhteen suuntaan. Tämä on täyden sillan tasasuuntaaja, joka tarkoittaa, että diodisilta korjaa sekä AC-signaalin positiivisen että negatiivisen piikin.
Suuri kondensaattori C1 latautuu muunnoksen aikana ja tasoittaa lähtöjännitettä. Mutta lopputuloksessa tämä ei ole säännelty jännitelähtö. Tässä jännitteen säätöä suorittaa LDO, LM2940, joka on kaaviossa IC1.
LDO, LM2940 on 3-nastainen laite TO220-pakettiin. LDO tarkoittaa matalaa keskeytysjännitettä. Tappikaavio voidaan näyttää alla olevassa kuvassa.
Joillakin jännitteen säätimillä on tulojännitteen rajoituksia, joita tarvitaan taatun jännitteen säätämisen aikaansaamiseksi säätimen lähdössä. Muutamissa lineaarisissa säätimissä merkitään, että se vaatii vähintään 2 voltin eron tulojännitteen ja lähtöjännitteen välillä, mikä tarkoittaa, että säädetylle 12 voltin lähdölle säädin tarvitsee vähintään 14 voltin tulojännitteen taatulle 12 voltin säädetylle lähtöjännitteelle. Yleensä matalan pudotuksen jännitteen säätimet (LDO) edellyttävät erittäin pieniä jännite-eroja tulon ja lähdön välillä. LM2940-tietolomakkeelle tulon ja lähdön välillä tarvitaan vähintään 0,5 voltin ero. Käytimme Texas Instrumentsin kiinteän jännitesarjan LDO-säätölaitetta. LM2940, jonka lähtöteho on 12 volttia.
Tulos näkyy täydellisesti alla olevasta kuvasta.
Tarkista koko työskentely lopussa annetusta videosta.
Muuntajapohjainen vaihtovirta-DC-muunnin on hyvin yleinen, kun vaaditaan suurjännitevirtamuuntajan vaihtamista. Se on yleisimmin vahvistinjärjestelmissä, erilaisissa virtalähteissä, juotosasemissa, testauslaitteissa jne.
Muuntajapohjaisen AC-DC-muunninpiirin rajoitukset
Muuntajapohjainen vaihtovirta-DC-muunnos on yleinen valinta, kun tasavirtaa vaaditaan, mutta sillä on tiettyjä haittoja.
1. kaikissa tilanteissa, joissa tulovirtajännitteellä on mahdollisuuksia vaihdella tai jos vaihtojännite laskee merkittävästi, myös muuntajan ulostulovirtajännite putoaa. Joten 230 V: n ja 12 V: n DC-muunninta ei voida käyttää 110 V AC -johdossa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi annetaan lisäasetus eri tulojännitetasoille.
2. huolimatta siitä, että sillä ei ole yleistä tulojännitealuetta, se on kallis valinta, koska muuntaja itse maksaa yli 60% muunninpiirin valmistuskustannuksista.
3. toinen rajoitus on alhainen muuntotehokkuus. Muuntaja lämpenee ja tuhlaa tarpeetonta energiaa.
4.Muuntaja on raskasta tavaraa, joka lisää tarpeettomasti tuotteen painoa.
5.Muuntajan takia tuotteen sisällä tarvitaan suurempi tila muunninpiirin tai ainakin muuntajan sovittamiseksi.
Näiden rajoitusten voittamiseksi SMPS- tai kytkintilan virtalähde on edullinen valinta.