Jak przekonwertować prąd przemienny na prąd stały

28

Projektuję obwód, który musi wytwarzać napięcie 5 VDC @ 1 A. Próbuję użyć transformatora ściennego, aby obniżyć napięcie do 12VAC. Następnym krokiem jest mostek diodowy i tętnienia kondensator.

Równanie napięcia tętnienia jest następujące:

V_{r i p p l e} = \frac{I}{2 f C}

$V_{ripple} = \frac{I}{2fC}$

I = load current (1A)
f = AC frequency (60Hz)
C = Filter Capacitor (? uF)

Jeśli wybiorę C 1000 uF, napięcie tętnienia wynosi 8,3 V. Czy naprawdę muszę umieścić większą pojemność, aby obniżyć napięcie tętnienia? Czy istnieje inna metoda konwersji prądu przemiennego na prąd stały?

— Robert
źródło

6

Możesz zaoszczędzić sobie mostka diodowego i prostownika, jeśli użyjesz transformatora ściennego prądu stałego zamiast transformatora ściennego prądu przemiennego. Nadal potrzebujesz regulatora napięcia, aby uzyskać stabilne napięcie 5 V, prawie wszystkie transformatory ścienne NIE są regulowane napięciem, a transformator ścienny „5 V” najprawdopodobniej da ci napięcie pomiędzy 5 V a 9 V.

— davr

3

Używam 2000

F / A jako

μ

$\mu$

— ogólnej

Dlaczego nie po prostu kupić? Po co wymyślać koło ponownie?

— Tim Spriggs,

41

1000 µF przy tym napięciu nie jest strasznie duże. Czy jesteś ograniczony przez rozmiar czy coś takiego?

Aby całkowicie pozbyć się tętnienia i wytworzyć 5 V, należy dodać regulator napięcia za kondensatorem.

12 V _RMS = 17 V _Szczyt , który minus dwie spadki diody, jest szczytowym napięciem stałym, które zobaczysz na wyjściu prostowników: 17 - 1,1 - 1,1 = 14,8 V. Nie ma więc zagrożenia przekroczenia limitów wejściowych regulatora (wejście 35 V).

Jeśli tętnienie wynosi 8,3 V, wówczas napięcie prądu stałego będzie wahać się od 6,5 V do 15 V. Jest to zaledwie zaledwie wystarczająco wysoka wartość, aby zasilić regulator bez utraty regulacji, ponieważ 7805 ma zanik około 1,5 V przy 1 A ( w zależności od temperatury). Tak więc, powinieneś użyć nieco wyższego kondensatora (lub wielu kondensatorów równolegle, jeśli przestrzeń jest problemem).

wprowadź opis zdjęcia tutaj ( Źródło: Alan Marshall )

Oto przewodnik po każdym etapie obwodu zasilania.

Również:

Rzeczywiste napięcia zasilania różnią się w zależności od kraju, a częstotliwość zmienia się w zależności od kraju. Musisz obliczyć stan niskiego napięcia / wysokiego obciążenia, aby upewnić się, że nie spadnie poniżej regulacji, a także stan wysokiego obciążenia / niskiego obciążenia, aby upewnić się, że nie przekracza limitu napięcia wejściowego regulatora. Są to ogólnie zalecane wartości:

JP: 85 VAC do 110 VAC (+ 10%, -15%), 50 i 60 Hz
USA: 105 VAC do 132 VAC (+ 10%), 60 Hz
EU: 215 VAC do 264 VAC (+ 10%), 50 Hz

— endolit
źródło

1

Napięcie szczytowe widoczne na wyjściu prostownika będzie o 2 spadki diody (łącznie 2,2 V) niższe niż szczytowe napięcie wejściowe.

— Robert,

8

Endolith ma wyjątkowe podejście. Chciałbym zwrócić uwagę na jedną rzecz: UŻYWAĆ ZBIORNIKA CIEPŁA. Jeśli zamierzasz umieścić 1 amper przez regulator liniowy, użyj radiatora, rozproszenie energii jest o wiele większe, niż ludzie sobie wyobrażają.

— Kortuk

3

Szybki punkt: 2 spadki diody niekoniecznie muszą wynosić 2,2 V. Spadek napięcia złącza PN zależy w dużej mierze od jego budowy i rodzaju zaangażowanych półprzewodników. Będą się nawet różnić w zależności od urządzeń tego samego typu. Pamiętaj również, że 7805 jest w porządku, o ile ma więcej niż dwa lub trzy wolty wolnej przestrzeni do regulacji. Im wyższa moc wejściowa, tym więcej mocy musi rozproszyć. Przełączanie regulatorów, choć nieco bardziej złożone, jest niezwykle wydajne.

— wackyvorlon

1

Arkusz danych 1N4004 pokazuje spadek 1,1 V dla 1 A prądu, a mostek prostowniczy KBP005 podaje 1,0 V dla 1,0 A, więc jest to wartość typowa.

— endolith

2

czasami widzisz również diodę na 7805, anodę na wejściu, aby zablokować wyjście z pójścia (znacznie) wyżej niż wejście - jak konieczne / niepotrzebne byłoby to?

— JustJeff,

19

Chodzi o to, że w dzisiejszych czasach przełączanie zasilaczy jest tak towarem, że jeśli naprawdę nie chcesz wziąć udziału w projektowaniu w celach edukacyjnych, po prostu kup jeden. Digikey ma kilka, które są mniejsze niż 10 USD w pojedynczych ilościach ( tutaj jest z CUI ) i zapewni Ci regulowane wyjście prądu stałego, o wysokiej wydajności, wraz ze wszystkimi certyfikatami bezpieczeństwa i EMI / RFI.

— Jason S.
źródło

Cały czas używam CUI! Istnieją również wersje do montażu na płytce drukowanej, jeśli masz już AC na swojej płycie.

— Kevin Vermeer

8

Jeśli twój kondensator jest wystarczająco duży, aby obniżyć tętnienie, twój Vdc będzie wynosił około 15V, jak pokazuje Endolith. Rozważmy, że spada nieco pod obciążeniem, i użyjmy na przykład 12V. Jeśli moc wyjściowa musi wynosić 5 V, regulator powinien pobierać 7 V przy 1 A, co oznacza, że powinien być w stanie stale rozpraszać 7 W mocy. W zależności od aplikacji może to stanowić problem.

Dlaczego po prostu nie używasz przełączającego zasilacza? Obecnie istnieje wiele routerów, przełączników / koncentratorów sieciowych, obudów dysków twardych itp., Które wykorzystują napięcie 5 V. Ich zasilacze zwykle nie są większe niż zwykły transformator ścienny, są bardziej wydajne, a napięcie wyjściowe jest dobrze regulowane.

— icabrindus
źródło

7

Inną metodą jest dodanie dławika (induktora) szeregowo przed końcową nasadką filtra. Coś w rodzaju 100 uH zrobiłoby świat dobrych. Cewka jest odporna na zmiany prądu, podobnie jak cewka odporna na zmiany napięcia. Złóż je razem, a otrzymasz znacznie bardziej skuteczny filtr.

Wystąpił błąd w równaniu Vripple. Ponieważ używasz mostka z pełną falą, twój częstotliwość nie wynosi 60 Hz, ale 120.

— bobdole369
źródło

Miałem „2 *”, aby zrekompensować pełny most.

— Robert,

Czy masz witrynę internetową opisującą metodę ssania?

— Robert,

Spójrz na rzeczy, takie jak filtry górnoprzepustowe, wykorzystują fakt, że reaktancja indukcyjna rośnie wraz z częstotliwością, a reaktancja pojemnościowa maleje.

— wackyvorlon

Cewka indukcyjna jest odporna na zmiany prądu, ale należy pamiętać, że obwód może chcieć szybko zmienić prąd. Po zmianie prądu potrzebnego do obwodu cewka będzie musiała gdzieś zrzucić prąd.

— Kellenjb

1

Cewkę indukcyjną należy umieścić przed mostkiem diodowym, a nie za regulatorem. Jeśli jest wystarczająco duży, może zwiększyć kąt przewodzenia PTX do 360 stopni i zredukować piki i doliny prądu wyjściowego do płaskich. Ale tracisz trochę napięcia. Patrz Podręcznik projektanta radia, str. 1162, 1182 i nast.

— user207421,

4

Twoje równanie Vripple jest jedynie przybliżeniem i nadaje się tylko do niewielkich fal.

Znajdź lepsze równanie lub rozwiąż je graficznie, a zobaczysz, że twoje tętnienie nie jest takie, jak myślisz.

— SiliconFarmer
źródło

Dobra uwaga na temat ograniczeń tego równania!

— Robert,

1

Oto nieco lepsze równanie dla przypadków, w których Vripple jest duży. Jest to mniej pesymistyczne niż Vripple = I / (2fC), ale nadal jest pesymistyczne dla wartości Vripple <1/2 * Vpeak. Zamiast zakładać, że nie ma rosnącej fali sinusoidalnej przy t = 1/2 * f, przybliż moc wyjściową prostownika za pomocą trójkątów zamiast fali sinusoidalnej (aby ułatwić matematykę). Rozwiązując dwa równania, aby zobaczyć, kiedy spadające napięcie kondensatora przechwytuje rosnącą falę trójkątną, aby uzyskać: Vt = Vp * (4fCVp / I -1) / (4fCVp / I +1) f = 60, C = 1000, Vp = 14,8 , I = 1 Vt = 8,3 wolta, co jest ładnie powyżej 7805 zaniku napięcia 5 V + 1,5 V.

— SiliconFarmer

3

Jeśli nie chcesz iść drogą przełączania, transformator 5 lub 6 woltów z dużą ilością trzonka. a regulator niskiego wypadania bardzo by pomógł. Musisz wykonać kilka obliczeń, aby uzyskać wartości i sprawdzić, czy są one uzasadnione.

— russ_hensel
źródło