Trin til at konvertere 230V AC til 5V DC ved hjælp af Step Down Converter

Trin til at konvertere 230V AC til 5V DC ved hjælp af Step Down Converter

Alle elektriske og elektroniske enheder, som vi bruger i vores daglige liv, kræver strømforsyning. Generelt bruger vi en vekselstrømsforsyning på 230V 50Hz, men denne effekt skal ændres til den krævede form med krævede værdier eller spændingsområde for at levere strømforsyning til forskellige typer enheder. Der er forskellige typer strømelektroniske konvertere, såsom step-down-konverter, step-up-konverter, spændingsstabilisator, AC til DC-konverter, DC til DC-konverter, DC til AC-konverter og så videre. Overvej f.eks. De mikrokontroller, der ofte bruges til at udvikle mange integrerede systemers baserede projekter og sæt, der bruges i realtidsapplikationer. Disse mikrokontrollere har brug for en 5V DC forsyning, så AC 230V skal konverteres til 5V DC ved hjælp af nedtrapningsomformeren i deres strømforsyningskredsløb.



Strømforsyningskredsløb

Trin ned konverteringskredsløb

Trin ned konverteringskredsløb

Strømforsyningskredsløb, selve navnet indikerer, at dette kredsløb bruges til at levere strøm til andre elektriske og elektroniske kredsløb eller enheder. Der er forskellige typer strømforsyning kredsløb baseret på den strøm, de bruges til at levere til enheder. For eksempel anvendes de mikrokontroller-baserede kredsløb, normalt de 5V DC-regulerede strømforsyningskredsløb, som kan designes ved hjælp af forskellige teknikker til at konvertere den tilgængelige 230V vekselstrøm til 5V jævnstrøm. Generelt kaldes konvertere med udgangsspænding mindre end indgangsspændingen som nedadgående konvertere.






4 trin til at konvertere 230V AC til 5V DC

1. Træd ned på spændingsniveauet

Nedstigningsomformerne bruges til at konvertere højspænding til lavspænding. Konverteren med udgangsspænding mindre end indgangsspændingen kaldes som en nedadgående konverter, og omformeren med udgangsspænding større end indgangsspændingen kaldes som opstegningsomformer. Der er step-up og step-down transformere, der bruges til at træde op eller ned på spændingsniveauerne. 230V AC konverteres til 12V AC ved hjælp af en step-down transformer. 12V output fra stepdown-transformator er en RMS-værdi, og dens topværdi gives af produktet af kvadratroden på to med RMS-værdi, som er ca. 17V.

Stepdown Transformer

Step-down transformer



Step-down transformer består af to viklinger, nemlig primære og sekundære viklinger, hvor primære kan designes ved hjælp af en mindre gauge-ledning med mere antal omdrejninger, da den bruges til at transportere lavstrøms højspændingseffekt, og den sekundære vikling ved hjælp af en højspændingsledning med færre antal omdrejninger, da den bruges til at transportere højstrøms lavspændingseffekt. Transformers fungerer på princippet i Faradays love om elektromagnetisk induktion.

2. Konverter AC til DC

230V vekselstrøm konverteres til 12V vekselstrøm (12v RMS-værdi, hvor topværdien er omkring 17V), men den krævede effekt er 5V jævnstrøm til dette formål, 17V vekselstrøm skal primært konverteres til jævnstrøm, så kan den trædes ned til 5V jævnstrøm. Men først og fremmest skal vi vide, hvordan man konverterer AC til DC? Vekselstrøm kan konverteres til jævnstrøm ved hjælp af en af elektriske elektroniske omformere kaldes som ensretter. Der er forskellige typer ensrettere, såsom halvbølget ensretter, fuldbølgeretter og broretter. På grund af fordelene ved bro-ensretter i forhold til halv- og fuldbølgs-ensretter bruges bro-ensretter ofte til at konvertere AC til DC.

Bridge-ensretter

Bridge-ensretter

Bro ensretter består af fire dioder, der er forbundet i form af en bro. Vi ved, at dioden er en ukontrolleret ensretter, som kun vil føre fremadgående bias og ikke vil lede under den omvendte bias. Hvis diodeanodespændingen er større end katodespændingen, siges det, at dioden er i forspænding fremad. Under positiv halvcyklus vil dioder D2 og D4 lede, og under negative halvcyklusdioder D1 og D3 vil lede. Således omdannes vekselstrøm til jævnstrøm her, den opnåede er ikke en ren jævnstrøm, da den består af impulser. Derfor kaldes det som pulserende jævnstrøm. Men spændingsfald over dioderne er (2 * 0,7V) 1,4V, derfor er spændingsspidsen ved udgangen af ​​dette retifier-kredsløb ca. 15V (17-1.4).


3. Udjævning af krusninger ved hjælp af filter

15V DC kan reguleres til 5V DC ved hjælp af en nedkonverteringsenhed, men før dette er det nødvendigt at opnå ren jævnstrøm. Outputtet fra diodebroen er en DC bestående af krusninger, også kaldet pulserende DC. Denne pulserende jævnstrøm kan filtreres ved hjælp af et induktorfilter eller et kondensatorfilter eller et modstandskondensator-koblet filter til fjernelse af krusninger. Overvej et kondensatorfilter, der ofte bruges til udjævning.

Filter

Filter

Vi ved, at en kondensator er et energilagringselement. I kredsløbet kondensator lagrer energi mens indgangen stiger fra nul til en spidsværdi, og mens forsyningsspændingen falder fra spidsværdien til nul, begynder kondensatoren at aflades. Denne opladning og afladning af kondensatoren vil gøre den pulserende jævnstrøm til ren jævnstrøm, som vist i figuren.

4. Regulering af 12V DC til 5V DC ved hjælp af Voltage Regulator

15V DC spænding kan trappes ned til 5V DC spænding ved hjælp af en DC step-down converter kaldet som strøm regulator IC7805. De første to cifre '78' i IC7805 spændingsregulator repræsenterer positive seriens spændingsregulatorer, og de sidste to cifre '05' repræsenterer spændingsregulatorens udgangsspænding.

IC7805 Spændingsregulator Internt blokdiagram

IC7805 Spændingsregulator Internt blokdiagram

Blokdiagrammet for IC7805 spændingsregulator er vist i figuren består af en driftsforstærker, der fungerer som fejlforstærker, zenerdiode, der bruges til at levere spændingsreference som vist i figuren.

Zener-diode som spændingsreference

Zener-diode som spændingsreference

Transistor som et seriepaselement, der bruges til at sprede ekstra energi som varme SOA - beskyttelse (Safe Operating Area) og kølelegeme bruges til termisk beskyttelse i tilfælde af for høje forsyningsspændinger. Generelt kan en IC7805-regulator modstå spænding fra 7,2V til 35V og giver maksimal effektivitet på 7,2V spænding, og hvis spændingen overstiger 7,2V, er der tab af energi i form af varme. For at beskytte regulatoren mod overophedning leveres termisk beskyttelse ved hjælp af en køleplade. Således opnås en 5V DC fra 230V vekselstrøm.

Vi kan konvertere 230V AC direkte til 5V DC uden brug af transformer, men vi kan kræve højdioder og andre komponenter, der giver mindre effektivitet. Hvis vi har 230V DC strømforsyning, kan vi konvertere 230V DC til 5V DC ved hjælp af en DC-DC buck konverter.

230v til 5v DC-DC Buck Converter:

Lad os starte med det DC-regulerede strømforsyningskredsløb designet ved hjælp af en DC-DC buck-konverter. Hvis vi har 230V DC strømforsyning, kan vi bruge en DC-DC buck konverter til at konvertere 230V DC til 5V DC strømforsyning. DC-DC buck-konverteren består af kondensator, MOSFET, PWM-kontrol , Dioder og induktorer. Den grundlæggende topologi for en DC-DC buck-konverter er vist i nedenstående figur.

DC til DC Buck Converter

DC til DC Buck Converter

Spændingsfald over induktoren og ændringer i elektrisk strøm, der strømmer gennem enheden, er proportionale med hinanden. Derfor fungerer buck-konverteren på princippet om energi lagret i en induktor. Det magt halvleder MOSFET eller IGBT, der bruges som skifteelement, kan bruges til at skifte bock-konverteringskredsløbet mellem to forskellige tilstande ved at lukke eller åbne og slukke eller tænde ved hjælp af skifteelementet. Hvis kontakten er i tændt tilstand, skabes der et potentiale på tværs af induktoren på grund af strøm i strømmen, som vil modsætte sig forsyningsspændingen og derved reducere den resulterende udgangsspænding. Da dioden er omvendt forspændt, vil der ikke strømme nogen strøm gennem dioden.

Hvis omskifteren er åben, afbrydes pludselig strøm gennem induktoren, og dioden starter ledning, således tilvejebringes en returvej til induktorstrømmen. Spændingsfaldet over den strømførende induktor bliver vendt, hvilket kan betragtes som den primære kilde til udgangseffekt under denne skiftecyklus, og dette skyldes denne hurtige ændring i strømstrømmen. Induktorens lagrede energi leveres kontinuerligt til belastningen, og induktorstrømmen vil således begynde at falde, indtil strømmen stiger til sin tidligere værdi eller den næste til-tilstand. Fortsættelsen af ​​at levere energi til belastningen fører til fald i induktorstrømmen, indtil strømmen stiger til sin tidligere værdi. Dette fænomen kaldes output-krusning, som kan reduceres til en acceptabel værdi ved hjælp af en udjævningskondensator parallelt med output. Dermed, DC-DC konverter fungerer som nedtrapningsomformer.

DC til DC Step-down konverter ved hjælp af PWM Cotrol

DC til DC Step-down konverter ved hjælp af PWM Cotrol

Figuren viser funktionsprincippet for DC til DC-nedkonverter styret ved hjælp af en PWM-oscillator til højfrekvent skift, og en feedback er forbundet med en fejlforstærker.

Alt det integrerede systembaserede elektronikprojekter kræve en fast eller en justerbar spændingsregulator, der bruges til at levere den nødvendige forsyning til de elektriske og elektroniske kredsløb eller sæt. Der er mange avancerede automatiske spændingsregulatorer, der er i stand til automatisk at justere udgangsspændingen baseret på anvendelseskriterierne. For mere teknisk hjælp med hensyn til strømforsyningskredsløbet og nedtrapningsomformeren, bedes du sende dine forespørgsler som kommentarer i nedenstående kommentarsektion.