Mạch chuyển đổi ac sang dc

Trong thời kỳ hiện đại, hầu hết mọi thiết bị điện tử gia dụng đều hoạt động bằng Dòng điện một chiều (DC) nhưng chúng ta lấy Dòng điện xoay chiều (AC) từ các nhà máy phát điện qua đường dây truyền tải vì AC có thể được biến đổi hiệu quả hơn DC với chi phí thấp hơn. Vì vậy, mọi thiết bị hoạt động trên DC đều có và mạch chuyển đổi AC sang DC. Trước đây chúng tôi đã chế tạo một bộ sạc điện thoại di động 5v cũng có mạch chuyển đổi AC-DC trong đó.

Chủ yếu có hai loại bộ chuyển đổi được sử dụng rộng rãi cho mục đích đàm thoại AC-DC.

Một là bộ chuyển đổi tuyến tính dựa trên Biến áp truyền thống sử dụng một cầu diode đơn giản, tụ điện, bộ điều chỉnh điện áp. Cầu Diode đơn giản có thể được xây dựng bằng thiết bị bán dẫn đơn như DB107 hoặc với 4 điốt độc lập như 1N4007. Các loại thiết bị chuyển hóa là SMPS hoặc Chuyển sang chế độ cung cấp điện trong đó sử dụng tần số cao biến áp nhỏ và một bộ điều chỉnh chuyển mạch để cung cấp đầu ra DC.

Trong dự án này, chúng ta sẽ thảo luận về thiết kế dựa trên Máy biến áp truyền thống sử dụng điốt và tụ điện đơn giản để chuyển đổi Dòng điện xoay chiều thành Dòng điện một chiều và một bộ điều chỉnh điện áp tùy chọn để điều chỉnh điện áp DC đầu ra. Dự án sẽ là một bộ chuyển đổi AC-DC sử dụng Biến áp với điện áp đầu vào là 230V và đầu ra là 12V 1A.

Thành phần bắt buộc

1. Biến áp với 1A 13V xếp hạng

2,4 chiếc 1N4007 Điốt

3. Một tụ điện 1000uF với định mức 25V.

4. mới dây sợi đơn

5.Breadboard

6.LDO hoặc Bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính theo đặc điểm kỹ thuật (Ở đây sử dụng LM2940).

7.Một đồng hồ vạn năng để đo hiệu điện thế.

Sơ đồ mạch và giải thích

Sơ đồ cho mạch chuyển đổi AC-DC này rất đơn giản. Máy biến áp được sử dụng để giảm dòng điện xoay chiều 230V xuống dòng điện xoay chiều 13V.

Bốn điốt chỉnh lưu mục đích chung 1N4007 được sử dụng ở đây để loại bỏ đầu vào AC. 1N4007 có điện áp ngược lặp lại đỉnh là 1000V với dòng thuận chỉnh lưu trung bình là 1A. Bốn điốt này được sử dụng để chuyển đổi đầu ra AC 13V trên máy biến áp. Điốt được sử dụng để làm bộ chuyển đổi cầu, là một phần thiết yếu của mạch chuyển đổi AC sang DC. Để tìm hiểu thêm về mạch chỉnh lưu Bridge, hãy theo liên kết.

Tụ lọc, C1 được thêm vào sau bộ chuyển đổi cầu để làm mịn điện áp đầu ra.

Các LDO, IC1 cũng được kết nối để điều chỉnh điện áp đầu ra.

Hoạt động của mạch chuyển đổi AC sang DC

Một máy biến áp bước xuống được sử dụng để chuyển đổi điện áp cao AC thành điện áp thấp AC. Máy biến áp được gắn PCB và nó là máy biến áp 13 volt 1 ampe. Tuy nhiên, trong quá trình tải, điện áp máy biến áp giảm xuống khoảng 12,5-12,7 volt.

Phần thiết yếu của mạch là một cầu điốt bao gồm bốn điốt. Diode là một linh kiện bán dẫn điện tử chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Dòng điện bên trong cầu diode có thể được nhìn thấy trong hình dưới đây.

Ở đây hai điốt D2 và D4 chặn cực âm của dòng điện xoay chiều và làm cho dòng điện chạy thành một chiều. Đây là một bộ chỉnh lưu cầu đầy đủ có nghĩa là cầu diode chỉnh lưu cả đỉnh dương và âm của tín hiệu AC.

Tụ điện lớn C1 được sạc trong quá trình chuyển đổi và làm mịn điện áp đầu ra. Nhưng cuối cùng, đây không phải là đầu ra điện áp được điều chỉnh. Ở đây, điều chỉnh điện áp được thực hiện bởi LDO, LM2940, là IC1 trong sơ đồ.

LDO, LM2940 là thiết bị 3 chân vào gói TO220. LDO là viết tắt của điện áp bỏ học thấp. Sơ đồ chân có thể được hiển thị trong hình ảnh dưới đây.

Một số bộ điều chỉnh điện áp có giới hạn về điện áp đầu vào, điều này cần thiết để cung cấp điều chỉnh điện áp đảm bảo trên đầu ra bộ điều chỉnh. Trong một số bộ điều chỉnh tuyến tính, nó yêu cầu chênh lệch tối thiểu 2 vôn giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra, có nghĩa là đối với đầu ra 12 vôn được điều chỉnh, bộ điều chỉnh yêu cầu điện áp đầu vào ít nhất 14 vôn cho điện áp đầu ra được đảm bảo 12 vôn. Nói chung, bộ điều chỉnh điện áp bỏ học thấp (LDO) yêu cầu chênh lệch điện áp rất nhỏ giữa đầu vào và đầu ra. Đối với biểu dữ liệu LM2940, yêu cầu chênh lệch tối thiểu 0,5 volt giữa đầu vào và đầu ra. Chúng tôi đã sử dụng bộ điều chỉnh LDO dòng điện áp cố định của Texas Instruments. LM2940, có định mức đầu ra 12 volt.

Đầu ra có thể được nhìn thấy hoàn hảo trong hình ảnh dưới đây.

Kiểm tra hoạt động hoàn chỉnh trong video được cung cấp ở cuối.

Bộ chuyển đổi AC sang DC dựa trên máy biến áp rất phổ biến khi cần chuyển đổi điện áp cao từ AC sang DC. Nó phổ biến nhất trong các hệ thống khuếch đại, bộ điều hợp nguồn khác nhau, trạm hàn, thiết bị thử nghiệm, v.v.

Hạn chế của mạch chuyển đổi AC-DC dựa trên máy biến áp

Chuyển đổi AC sang DC dựa trên máy biến áp là một lựa chọn phổ biến khi yêu cầu DC nhưng nó có một số nhược điểm nhất định.

1.Bất kỳ tình huống nào mà điện áp xoay chiều đầu vào có khả năng dao động hoặc nếu điện áp xoay chiều giảm đáng kể, thì điện áp xoay chiều đầu ra trên máy biến áp cũng bị giảm. Vì vậy, một bộ chuyển đổi 230V AC sang 12V DC không thể được cấp nguồn cho đường dây 110V AC. Để giải quyết vấn đề này, một cài đặt bổ sung được cung cấp cho các mức điện áp đầu vào khác nhau.

2. Mặc dù không có dải điện áp đầu vào phổ biến, nhưng đây là một sự lựa chọn tốn kém, vì bản thân máy biến áp đã tốn hơn 60% tổng chi phí sản xuất của mạch chuyển đổi.

3. Một hạn chế khác là hiệu suất chuyển đổi thấp. Máy biến áp nóng lên và lãng phí năng lượng không cần thiết.

4. Biến áp là vật nặng làm tăng trọng lượng của sản phẩm một cách không cần thiết.

5. Do máy biến áp, cần có không gian lớn hơn bên trong sản phẩm để lắp mạch chuyển đổi hoặc ít nhất là máy biến áp.

Để khắc phục những hạn chế này, SMPS hoặc bộ cấp nguồn chế độ chuyển đổi là lựa chọn thích hợp hơn.