Koraci za pretvorbu 230V izmjeničnog u 5V istosmjernog pomoću Step Down pretvarača

Koraci za pretvorbu 230V izmjeničnog u 5V istosmjernog pomoću Step Down pretvarača

Svaki električni i elektronički uređaj koji koristimo u svakodnevnom životu zahtijevat će napajanje. Općenito koristimo AC napajanje od 230 V 50 Hz, ali to napajanje treba promijeniti u traženi oblik sa potrebnim vrijednostima ili rasponom napona za opskrbu različitim vrstama uređaja. Postoje razne vrste pretvarača snage kao što su pretvarač za smanjenje, pretvarač za pojačanje, stabilizator napona, pretvarač u izmjenični u istosmjerni, pretvarač u istosmjerni u istosmjerni pretvarač, i tako dalje. Na primjer, razmotrite mikrokontrolere koji se često koriste za razvoj mnogih projekti utemeljeni na ugrađenim sustavima i kompleti koji se koriste u aplikacijama u stvarnom vremenu. Ovi mikrokontroleri zahtijevaju napajanje istosmjernom strujom od 5 V, pa AC 230 V treba pretvoriti u istosmjernu struju s pomoću padajućeg pretvarača u njihovom krugu napajanja.



Krug napajanja

Korak dolje za pretvarač

Korak dolje za pretvarač

Krug napajanja, sam naziv označava da se ovaj krug koristi za napajanje drugih električnih i elektroničkih sklopova ili uređaja. Postoje različiti vrste napajanja sklopovi temeljeni na snazi ​​kojom se koriste za pružanje uređaja. Na primjer, koriste se krugovi temeljeni na mikrokontroleru, obično 5V istosmjerno regulirani krugovi napajanja, koji se mogu dizajnirati pomoću različitih tehnika za pretvaranje raspoloživog napajanja od 230V izmjeničnog napona u 5V istosmjernog napajanja. Općenito se pretvarači s izlaznim naponom manjim od ulaznog napona nazivaju spuštajućim pretvaračima.






4 koraka za pretvaranje 230V izmjeničnog u 5V istosmjernog

1. Smanjite razinu napona

Stepeni pretvarači koriste se za pretvaranje visokog napona u niski napon. Pretvarač s izlaznim naponom manjim od ulaznog napona naziva se pretvarač prema dolje, a pretvarač s izlaznim naponom većim od ulaznog napona naziva se pojačavačem. Postoje pojačavajući i silazni transformatori koji se koriste za pojačavanje ili spuštanje naponske razine. 230V izmjenični napon pretvara se u 12V izmjenični transformator. Izlaz 12 V odstupajućeg transformatora je RMS vrijednost, a njegova vršna vrijednost daje se proizvodu kvadratnog korijena iz dva sa RMS vrijednošću, koja je približno 17 V.

Stepdown transformator

Step-down transformator



Silazni transformator sastoji se od dva namota, naime primarnog i sekundarnog namota, gdje se primarni mogu projektirati pomoću žice manjeg kalibra s većim brojem zavoja, jer se koristi za nošenje niskonaponske visokonaponske snage, i sekundarnog namota pomoću visokotlačna žica s manjim brojem zavoja, jer se koristi za nošenje visokonaponske niskonaponske snage. Transformatori rade na principu Faradayevih zakona elektromagnetske indukcije.

2. Pretvori AC u DC

Snaga od 230V izmjeničnog napona pretvara se u 12V izmjeničnog napona (12V efektivna vrijednost pri čemu je vršna vrijednost oko 17V), ali potrebna snaga je 5V DC za tu svrhu, 17V izmjenična snaga mora se primarno pretvoriti u istosmjernu struju, a zatim se može spustiti na 5 V DC. Ali prvo i najvažnije, moramo znati kako pretvoriti izmjenični u istosmjerni? AC izmjenična struja može se pretvoriti u istosmjernu pomoću jednog od pretvarači snage naziva se Ispravljač. Postoje različite vrste ispravljača, kao što su poluvalni ispravljač, punovalni ispravljač i mostovni ispravljač. Zahvaljujući prednostima ispravljača mosta u odnosu na napola i pun val, mostovni ispravljač često se koristi za pretvaranje izmjeničnog u istosmjerni tok.

Ispravljač mosta

Ispravljač mosta

Ispravljač mosta sastoji se od četiri diode koje su povezane u obliku mosta. Znamo da je dioda nekontrolirani ispravljač koji će voditi samo prednaklon i neće voditi tijekom obrnutog prednapona. Ako je napon anode diode veći od napona katode, tada se kaže da je dioda u prednjem prednaponu. Tijekom pozitivnog poluciklusa diode D2 i D4 provodit će, a tijekom negativnog poluciklusa diode D1 i D3. Dakle, AC se ovdje pretvara u DC, dobiveni nije čisti DC jer se sastoji od impulsa. Stoga se naziva pulsirajućom istosmjernom snagom. Ali pad napona na diodama je (2 * 0,7 V) 1,4 V, stoga je vršni napon na izlazu ovog kruga ispravljača približno 15 V (17-1,4).


3. Zaglađivanje talasa pomoću filtra

15V istosmjerne struje može se regulirati u 5V istosmjernim putem pretvarača za smanjenje, ali prije toga potrebno je dobiti čistu istosmjernu snagu. Izlaz diodnog mosta je istosmjerna struja koja se sastoji od valova koji se nazivaju i pulsirajućim istosmjernim naponom. Ovaj pulsirajući istosmjerni tok može se filtrirati pomoću induktorskog filtra ili kondenzatorskog filtra ili otporno-kondenzatorskog filtra za uklanjanje mreškanja. Razmotrimo kondenzatorski filtar koji se u većini slučajeva često koristi za zaglađivanje.

filtar

filtar

Znamo da je kondenzator element za pohranu energije. U krugu, kondenzator pohranjuje energiju dok se ulaz povećava od nule do vršne vrijednosti i dok se napon napajanja smanjuje od vršne vrijednosti do nule, kondenzator se počinje prazniti. Ovo punjenje i pražnjenje kondenzatora učinit će pulsirajući istosmjerni tok u čisti istosmjerni tok, kao što je prikazano na slici.

4. Regulacija 12V DC u 5V DC pomoću regulatora napona

15V istosmjerni napon može se smanjiti na 5V istosmjernog napona pomoću istosmjernog pretvarača koji se naziva kao regulator napona IC7805. Prve dvije znamenke ‘78’ regulatora napona IC7805 predstavljaju pozitivne serijske regulatore napona, a posljednje dvije znamenke ‘05’ predstavljaju izlazni napon regulatora napona.

IC7805 Shema internog bloka regulatora napona

IC7805 Shema internog bloka regulatora napona

Blok shema regulatora napona IC7805 prikazana je na slici i sastoji se od radnog pojačala koje djeluje kao pojačalo pogrešaka, Zener dioda koja se koristi za pružanje referentnog napona , kao što je prikazano na slici.

Zener dioda kao referentni napon

Zener dioda kao referentni napon

Tranzistor kao serijski prolazni element koji se koristi za rasipanje dodatne energije kao SOA zaštita od topline (sigurno operativno područje) i hladnjak se koristi za toplinsku zaštitu u slučaju prekomjernih napona napajanja. Općenito, regulator IC7805 može podnijeti napon u rasponu od 7,2 V do 35 V i daje maksimalnu učinkovitost od 7,2 V, a ako napon prelazi 7,2 V, dolazi do gubitka energije u obliku topline. Da bi se regulator zaštitio od prekomjerne topline, toplinska zaštita pruža se pomoću hladnjaka. Tako se dobiva 5V istosmjerne struje od 230V izmjenične struje.

Možemo izravno pretvoriti 230V izmjeničnog u 5V istosmjernog napona bez upotrebe transformatora, ali možda će nam trebati visokokvalitetne diode i druge komponente koje daju manju učinkovitost. Ako imamo napajanje istosmjernom strujom od 230 V, tada možemo pretvoriti istosmjernu struju od 230 V u 5V istosmjernom pomoću DC-DC pretvarača.

DC-DC pretvarač od 230 do 5 v:

Krenimo od istosmjerno reguliranog kruga napajanja dizajniranog pomoću DC-DC pretvarača. Ako imamo 230V istosmjernog napajanja, tada možemo koristiti DC-DC pretvarač za pretvorbu 230V istosmjernog u 5V istosmjernog napajanja. DC-DC pretvarač se sastoji od kondenzatora, MOSFET-a, PWM kontrola , Diode i prigušnice. Osnovna topologija DC-DC pretvarača dolje prikazana je na donjoj slici.

DC u DC pretvarač buck

DC u DC pretvarač buck

Pad napona na induktivitetu i promjene električne struje koje prolaze kroz uređaj proporcionalne su jedna drugoj. Dakle, pretvarač dolarja radi na principu energije pohranjene u induktoru. The snažni poluvodič MOSFET ili IGBT koji se koristi kao sklopni element može se koristiti za izmjenični krug pretvarača između dva različita stanja zatvaranjem ili otvaranjem i isključivanjem ili uključivanjem pomoću preklopnog elementa. Ako je prekidač u uključenom stanju, tada se na induktoru stvara potencijal zbog naletne struje koja će se suprotstaviti naponu napajanja, smanjujući time rezultirajući izlazni napon. Kako je dioda obrnuto pristrana, kroz diodu neće teći struja.

Ako je prekidač otvoren, tada struja kroz induktor naglo prekida i dioda započinje s provođenjem, tako da je povratni put do struje induktora osiguran. Pad napona na induktiranoj induktivnosti postaje obrnut, što se može smatrati primarnim izvorom izlazne snage tijekom ovog preklopnog ciklusa, a to je zbog ove brze promjene trenutnog protoka. Pohranjena energija induktora kontinuirano se isporučuje u opterećenje i tako će struja induktora početi padati sve dok struja ne naraste na svoju prethodnu vrijednost ili sljedeće stanje. Nastavak isporuke energije opterećenju dovodi do pada struje prigušnice sve dok struja ne naraste na svoju prethodnu vrijednost. Ova se pojava naziva izlazno valovitost koja se paralelno s izlazom može smanjiti na prihvatljivu vrijednost pomoću kondenzatora za zaglađivanje. Tako, DC-DC pretvarač djeluje kao opadajući pretvarač.

DC-DC konvertor za smanjenje pomoću PWM Cotrola

DC-DC konvertor za smanjenje pomoću PWM Cotrola

Na slici je prikazan princip rada pretvarača za smanjenje istosmjerne u istosmjernu struju upravljanog pomoću PWM oscilatora za visokofrekventno prebacivanje, a povratna sprega povezana je s pojačalom pogreške.

Svi ugrađeni sustav zasnovan elektronički projekti zahtijevaju fiksni ili podesivi regulator napona koji se koristi za osiguravanje potrebnog napajanja električnih i elektroničkih sklopova ili kompleta. Postoje mnogi napredni automatski regulatori napona koji mogu automatski prilagoditi izlazni napon na temelju kriterija primjene. Za dodatnu tehničku pomoć u vezi s krugom napajanja i pretvaračem za odlazak, objavite svoje upite kao komentare u odjeljku za komentare u nastavku.