在现代时代,几乎所有家用电子产品都可以使用直流电(DC),但是我们可以通过输电线路从发电厂获得交流电(AC),因为与直流电相比,交流电可以更有效地传输,而且成本更低。因此,每个在DC上工作的设备都有AC和DC转换器电路。我们之前制造了5v手机充电器,其中还带有AC-DC转换器电路。
主要有两种类型的转换器广泛用于AC-DC对话目的。
一种是传统的基于变压器的线性转换器,它使用简单的二极管电桥,电容器,电压调节器。简单的二极管桥既可以用单个半导体器件(如DB107)构建,也可以用4个独立的二极管(如1N4007)构建。的其他类型的转换器是SMPS或开关模式电源,其采用高频小型变压器和一个开关调节器,以提供直流输出。
在这个项目中,我们将讨论基于传统变压器的设计,该设计使用简单的二极管和电容器将交流电转换为直流电,并使用可选的稳压器来调节输出直流电压。该项目将是一个使用变压器的AC-DC转换器,输入电压为230V,输出为12V 1A。
所需组件
1.具有1A 13V额定值的变压器
2.4个1N4007二极管
3.一个额定值为25V的1000uF电解电容器。
4.单股线很少
5.面包板
6.LDO或线性稳压器符合规范(此处使用LM2940)。
7.用万用表测量电压。
电路图和说明
此AC-DC转换器电路的原理图很简单。该变压器用于将230V AC降压至13V AC。
这里使用四个通用整流二极管1N4007对交流输入进行整流。1N4007的峰值重复反向电压为1000V,平均整流正向电流为1A。这四个二极管用于转换变压器两端的13V AC输出。二极管用于制造桥式转换器,这是交流到直流转换电路的重要组成部分。要了解有关桥式整流器电路的更多信息,请点击链接。
在桥式转换器之后添加滤波电容器C1,以平滑输出电压。
的LDO,IC1 还连接到调节的输出电压。
交流到直流转换器电路的工作
甲降压变压器用于将高电压AC转换成低电压AC。该变压器安装在PCB上,是一个1安培的13伏变压器。但是,在负载期间,变压器电压下降约12.5-12.7伏。
电路的主要部分是一个二极管桥,它由四个二极管组成。二极管是将交流电转换成直流电的电子半导体器件。
下图中可以看到二极管桥内部的电流。
在这里,两个二极管D2和D4阻止交流电的负峰值,并使电流流入一个方向。这是一个全桥整流器,这意味着二极管桥对交流信号的正峰值和负峰值都进行整流。
大电容器C1在转换过程中被充电并平滑输出电压。但是最终结果不是稳压输出。此处,电压调节由LDO LM2940完成,该LDO在原理图中为IC1。
LDO LM2940是采用TO220封装的3引脚器件。LDO代表低压差。引脚图如下图所示。
某些稳压器对输入电压有限制,这对于在稳压器输出上提供有保证的电压调节是必需的。在少数线性稳压器中,它表示在输入电压和输出电压之间需要至少2伏的差,这意味着要调节12伏的输出,调节器至少需要14伏的输入电压才能保证12伏的调节输出电压。通常,低压差稳压器(LDO)要求输入和输出之间的电压差非常小。对于LM2940数据表,输入和输出之间的最小差值为0.5V。我们使用了德州仪器(TI)的固定电压系列LDO稳压器。LM2940具有12伏的输出额定值。
下图完美显示了输出。
检查最后给出的视频中的完整工作。
在需要高压交流到直流转换的地方,基于变压器的交流到直流转换器非常普遍。它最常用于放大器系统,各种电源适配器,焊接站,测试设备等。
基于变压器的AC-DC转换器电路的局限性
在需要直流电的情况下,基于变压器的交流电到直流电的转换是常见的选择,但它也有一些缺点。
1.在任何情况下,如果输入交流电压有波动的可能,或者交流电压大幅下降,则变压器两端的输出交流电压也会下降。因此,不能在110V AC线路中为230V AC至12V DC转换器供电。为了解决这个问题,为不同的输入电压电平提供了附加设置。
2.尽管没有通用的输入电压范围,但这是一个昂贵的选择,因为变压器本身的成本超过转换器电路总制造成本的60%。
3.另一个限制是转换效率低。变压器变热,浪费了不必要的能量。
4.变压器很重,不必要地增加了产品的重量。
5.由于变压器的原因,产品内部需要更大的空间以适合转换器电路或至少适合变压器。
为了克服这些限制,SMPS或开关模式电源是首选。