Як конвертувати змінного струму в постійний струм

28

Я проектую схему, яка повинна виводити 5VDC @ 1A. Я намагаюся використовувати настінний трансформатор, щоб зменшити напругу до 12В. Наступний крок - діодний міст і пульсаційний конденсатор.

Рівняння напруги пульсацій:

V_{r i p p л е} = \frac{Я}{2 f С}

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

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

Якщо я виберу С на 1000 уФ, напруга пульсації дорівнює 8,3 В! Мені справді потрібно поставити більше ємності, щоб знизити напругу пульсацій? Чи існує інший метод перетворення змінного струму на постійний?

— Роберт
джерело

6

Ви можете заощадити діодний міст та випрямлення, якщо замість настінного трансформатора змінного струму використовували настінний трансформатор постійного струму. Вам все одно знадобиться регулятор напруги, щоб отримати стабільний 5В, хоча майже всі настінні трансформатори НЕ регулюються напругою, а настінний трансформатор «5В» швидше за все дасть вам десь від 5В до 9В.

— davr

3

Я використовую 2000 F / A як правило (іноді більше, залежить від програми)

μ

$\mu$

— stevenvh

Чому б просто не придбати один? Навіщо винаходити колесо?

— Тім Спріггс

41

1000 мкФ при цій напрузі не дуже страшно. Ви обмежені розміром чи чимось?

Щоб повністю позбутися пульсації і виробити 5 В, потрібно після конденсатора додати регулятор напруги.

12 В _RMS = 17 В _Пік , що мінус два краплі діода - це пікова напруга постійного струму, яке ви побачите на виході випрямлячів: 17 - 1,1 - 1,1 = 14,8 В. Отже, загрози перевищення вхідних меж немає регулятора (вхід 35 В).

Якщо пульсація становить 8,3 В, то напруга постійного струму буде змінюватись від 6,5 В до 15 В. Це лише ледве достатньо високої кількості, щоб подати в регулятор, не випадаючи з регулювання, оскільки 7805 має вихід 1,5 В на 1 А ( залежно від температури). Так, так, вам слід використовувати трохи більший конденсатор (або паралельно декілька конденсаторів, якщо простір - це проблема).

введіть тут опис зображення ( Джерело: Алан Маршалл )

Ось посібник щодо кожного етапу ланцюга живлення.

Також:

Реальні напруги в мережі живлення залежать від розетки до другої, а частота залежить від країни. Вам потрібно обчислити стан низької лінії / високого навантаження, щоб переконатися, що воно не опускається нижче регулювання, а також стан високої лінії / низького навантаження, щоб переконатися, що воно не перевищує межу вхідної напруги регулятора. Це загально рекомендовані значення:

JP: від 85 В до 110 В змінного струму (+ 10%, -15%), 50 і 60 Гц
США: від 105 В до 132 В змінного струму (+ 10%), 60 Гц
ЄС: 215 В перем. Току до 264 В змінного струму (+ 10%), 50 Гц

— ендоліт
джерело

1

Пікова напруга, що спостерігається на виході випрямляча, буде на 2 діодні краплі (усього 2,2 В) менше вхідної пікової напруги.

— Роберт

8

Ендоліт має винятковий підхід. Я хотів би відзначити одне, ВИКОРИСТУВАТИ ТЕПЛО. Якщо ви збираєтеся поставити 1 ампер через лінійний регулятор, використовуйте радіатор, це буде розсіювати набагато більше енергії, ніж люди розуміють.

— Кортук

3

Швидкий пункт: 2 краплі діода не обов'язково 2,2 В. Падіння напруги переходу PN дуже сильно залежить від його конструкції та типу напівпровідників. Вони навіть відрізнятимуться між пристроями одного типу. Зверніть увагу, що 7805 чудово, якщо у нього є більше двох-трьох вольт головної кімнати для регулювання. Чим більше вхід, тим більше, тим більше потужності він повинен розсіювати. Комутаційні регулятори, хоча і дещо складніші, набагато ефективніші.

— wackyvorlon

1

Лист даних 1N4004 перераховує падіння 1,1 В для струму 1 А струму, а мостовий випрямляч KBP005 перераховує 1,0 В на 1,0 А, тому це типове значення.

— ендоліт

2

Ви іноді також бачите діод через 7805, анод до входу, щоб затиснути вихід, який буде (набагато) вище, ніж вхід - наскільки це потрібно / непотрібно?

— JustJeff

19

Вся справа в тому, що в наші дні комутатори адаптерів живлення є такою товарною позицією, що, якщо ви дійсно не хочете вступити в дизайн для цілей навчання, просто придбайте його. У Digikey є кілька, які коштують менше 10 доларів США в одиничних кількостях ( ось один від CUI ) і дадуть вам регульований вихід постійного струму, з високою ефективністю, в комплекті з усіма сертифікатами безпеки та EMI / RFI.

— Джейсон С
джерело

Я весь час користуюся CUI! Існують також версії для монтажу на друкованій платі, якщо у вас вже є змінна струм.

— Кевін Вермер

8

Якщо ваш конденсатор достатньо великий, щоб збити пульсацію, то ваш Vdc буде близько 15 В, як показав Endolith. Розглянемо, що це трохи падає під навантаженням, і використаємо 12В як приклад. Якщо вихід повинен бути 5 В, регулятор повинен приймати 7 В на 1А, а це означає, що він повинен мати можливість постійно розсіювати 7 Вт потужності. Залежно від вашої заявки це може бути, а може і не бути проблемою.

Чому ви просто не використовуєте комутаційний адаптер живлення? У наші дні існує багато маршрутизаторів, мережевих комутаторів / концентраторів, корпусів жорсткого диска тощо, які використовують 5В. Їх джерела живлення зазвичай не більше звичайного настінного трансформатора, ефективніші і вихідна напруга добре регулюється.

— icabrindus
джерело

7

Інший спосіб - додавати дросель (індуктор) послідовно до остаточного ковпачка фільтра. Щось на зразок 100 мкг зробить світ добра. Котушка чинить опір змінам струму, подібно до того, як ковпачок чинить опір змінам напруги. Зберіть їх разом і ви отримаєте набагато ефективніший фільтр.

У вашому рівнянні Vripple виникла помилка. Коли ви використовуєте повний хвильовий міст, ваша частота не 60 Гц, а 120.

— bobdole369
джерело

У мене було "2 *", щоб компенсувати повний міст.

— Роберт

Чи є у вас веб-сайт, який описує метод задухи?

— Роберт

Подивіться на речі, як високочастотні фільтри, вони скористаються тим, що індуктивна реактивність збільшується з частотою, в той час як ємнісна реактивність зменшується.

— wackyvorlon

Індуктор чинить опір змінам струму, але майте на увазі, що ваша схема може захотіти швидко змінити струм. При зміні струму, необхідного для ланцюга, індуктор повинен буде кудись скинути струм.

— Kellenjb

1

Індуктор повинен бути розміщений перед діодним мостом, а не після регулятора. Якщо вона досить велика, це може збільшити кут провідності PTX до 360 градусів і зменшити вершини та долини вихідного струму до плоских. Але ви втрачаєте деяку напругу. Див. Посібник з радіодизайнера, с. 1162, 1182 та ff.

— користувач207421

4

Ваше рівняння Vripple - це лише наближення і корисне лише для невеликих кількостей пульсацій.

Знайдіть краще рівняння або вирішіть його графічно, і ви побачите, що ваша пульсація не стільки, скільки ви думаєте.

— SiliconFarmer
джерело

Хороший пункт про обмеження цього рівняння!

— Роберт

1

Ось дещо краще рівняння для випадків, коли Vripple великий. Це менш песимістично, ніж Vripple = I / (2fC), але все ще песимістично для значень Vripple <1/2 * Vpeak. Замість того, щоб припустити, що при t = 1/2 * f не виникає синусоїда, наближте вихідний випрямляч трикутниками замість синусоїди (щоб полегшити математику). Розв’язуючи два рівняння, щоб побачити, коли падаюча напруга конденсатора перехоплює зростаючу трикутну хвилю, щоб отримати: Vt = Vp * (4fCVp / I -1) / (4fCVp / I +1) f = 60, C = 1000, Vp = 14,8 , I = 1 Вт = 8,3 вольт, що значно вище напруги виходу 7805 на 5 В + 1,5 В.

— SiliconFarmer

3

Якщо ви не хочете йти маршрутом комутації, 5 або 6-вольтовий трансформатор з великим ковпаком. а низький регулятор викидів дуже допоможе ефективності. Вам потрібно зробити кілька обчислень, щоб отримати значення і побачити, чи вони розумні.

— russ_hensel
джерело