Circuito convertitore da ca a cc

Nell'era moderna, quasi tutti i dispositivi elettronici domestici funzionano con corrente continua (CC), ma otteniamo corrente alternata (CA) dagli impianti di generazione di energia tramite linee di trasmissione perché la CA può essere trasmessa in modo più efficiente della CC a un costo inferiore. Quindi ogni apparecchio che funziona su CC ha un circuito convertitore da CA a CC. In precedenza abbiamo costruito un caricabatterie per cellulari da 5 V che ha anche un circuito convertitore AC-DC.

Esistono principalmente due tipi di convertitori ampiamente utilizzati per scopi di conversazione AC-DC.

Uno è il tradizionale convertitore lineare basato su trasformatore che utilizza un semplice ponte a diodi, condensatore, regolatore di tensione. Simple Diode Bridge può essere costruito con un singolo dispositivo semiconduttore come DB107 o con 4 diodi indipendenti come 1N4007. L' altro tipo di convertitore è l'alimentatore SMPS o Switch mode che utilizza un piccolo trasformatore ad alta frequenza e un regolatore di commutazione per fornire l'uscita CC.

In questo progetto, discuteremo il design tradizionale basato su trasformatore che utilizza diodi e condensatori semplici per convertire la corrente alternata in corrente continua e un regolatore di tensione opzionale per regolare la tensione CC in uscita. Il progetto sarà un convertitore AC-DC che utilizza Transformer con una tensione di ingresso di 230V e un'uscita di 12V 1A.

Componenti richiesti

1.Trasformatore con valutazione 1A 13V

Diodi 1N4007 da 2,4 pezzi

3. Un condensatore elettrolitico da 1000uF con 25V.

4. Pochi fili a filo singolo

5.Breadboard

6.LDO o un regolatore di tensione lineare secondo le specifiche (qui viene utilizzato LM2940).

7.Un multimetro per misurare la tensione.

Schema del circuito e spiegazione

Lo schema di questo circuito convertitore AC-DC è semplice. Il trasformatore viene utilizzato per ridurre la tensione da 230 V CA a 13 V CA.

Quattro diodi raddrizzatori per uso generico 1N4007 vengono utilizzati qui per riconfigurare l'ingresso CA. 1N4007 ha una tensione inversa ripetitiva di picco di 1000 V con una corrente diretta raddrizzata media di 1 A. Questi quattro diodi vengono utilizzati per convertire l'uscita a 13 V CA attraverso il trasformatore. I diodi vengono utilizzati per realizzare un convertitore a ponte che è una parte essenziale del circuito di conversione da CA a CC. Per saperne di più sul circuito del raddrizzatore a ponte, segui il link.

Condensatore di filtro, C1 viene aggiunto dopo il convertitore a ponte per appianare la tensione di uscita.

L' LDO, IC1 è anche collegato per regolare la tensione di uscita.

Funzionamento del circuito convertitore da CA a CC

Un trasformatore step-down viene utilizzato per convertire la CA ad alta tensione in CA a bassa tensione. Il trasformatore è montato su PCB ed è un trasformatore da 1 ampere a 13 volt. Tuttavia, durante il carico, la tensione del trasformatore scende di circa 12,5-12,7 volt.

La parte essenziale del circuito è un ponte a diodi costituito da quattro diodi. Il diodo è un dispositivo elettronico a semiconduttore che converte la corrente alternata in corrente continua.

Il flusso di corrente all'interno del ponte a diodi può essere visto nell'immagine sottostante.

Qui due diodi D2 e ​​D4 bloccano il picco negativo della corrente alternata e fanno fluire la corrente in una direzione. Questo è un raddrizzatore a ponte completo, il che significa che il ponte a diodi rettifica sia il picco positivo che quello negativo del segnale CA.

Il grande condensatore C1 si carica durante la conversione e appiana la tensione di uscita. Ma alla fine, questa non è un'uscita di tensione regolata. Qui la regolazione della tensione viene eseguita dall'LDO, LM2940, che è IC1 nello schema.

LDO, LM2940 è un dispositivo a 3 pin nel pacchetto TO220. LDO sta per bassa tensione di caduta. Il diagramma dei pin può essere mostrato nell'immagine sottostante.

Alcuni regolatori di tensione hanno limitazioni sulla tensione di ingresso necessaria per fornire una regolazione della tensione garantita sull'uscita del regolatore. In pochi regolatori lineari, è indicato che richiede una differenza minima di 2 volt tra la tensione di ingresso e la tensione di uscita, il che significa che per l'uscita regolata a 12 volt, il regolatore richiede una tensione di ingresso di almeno 14 volt per una tensione di uscita regolata di 12 volt garantita. In generale, i regolatori a bassa caduta di tensione (LDO) richiedono differenze di tensione minime tra ingresso e uscita. Per la scheda tecnica LM2940 è richiesta una differenza minima di 0,5 volt tra l'ingresso e l'uscita. Abbiamo utilizzato un regolatore LDO in serie a tensione fissa di Texas Instruments. L'LM2940, che ha una potenza di uscita di 12 volt.

L'output può essere visto perfettamente nell'immagine sottostante.

Controlla il funzionamento completo nel video dato alla fine.

Il convertitore da CA a CC basato su trasformatore è molto comune quando è richiesta la conversione da CA a CC ad alta tensione. È più comunemente nei sistemi di amplificazione, vari adattatori di alimentazione, stazioni di saldatura, apparecchiature di prova ecc.

Limitazioni del circuito convertitore CA-CC basato su trasformatore

La conversione da CA a CC basata su trasformatore è una scelta comune in cui è richiesta CC ma presenta alcuni inconvenienti.

1.In tutte le situazioni in cui la tensione CA in ingresso ha la possibilità di fluttuare o se la tensione CA diminuisce in modo significativo, anche la tensione CA in uscita attraverso il trasformatore viene ridotta. Quindi un convertitore da 230 V CA a 12 V CC non può essere alimentato in una linea da 110 V CA. Per risolvere questo problema, viene fornita un'impostazione aggiuntiva per diversi livelli di tensione di ingresso.

2. Nonostante non abbia un intervallo di tensione di ingresso universale, è una scelta costosa, poiché il trasformatore stesso costa oltre il 60% del costo totale di produzione del circuito del convertitore.

3.Un'altra limitazione è la bassa efficienza di conversione. Il trasformatore si riscalda e spreca energia non necessaria.

4. Il trasformatore è un materiale pesante che aumenta inutilmente il peso del prodotto.

5.A causa del trasformatore, è necessario uno spazio maggiore all'interno del prodotto per adattarsi al circuito del convertitore o almeno al trasformatore.

Per superare queste limitazioni, l'alimentatore SMPS o switching è una scelta preferibile.