Bagaimana mengkonversi AC ke DC

28

Saya merancang rangkaian yang perlu output 5VDC @ 1A. Saya mencoba menggunakan transformator dinding untuk menurunkan tegangan ke 12VAC. Langkah selanjutnya adalah jembatan dioda dan kapasitor riak.

Persamaan tegangan riak adalah:

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)

Jika saya memilih C 1000 UF, tegangan riak adalah 8,3 V! Apakah saya benar-benar perlu menambahkan kapasitansi untuk menurunkan tegangan riak? Apakah ada metode lain untuk mengubah AC ke DC?

— Robert
sumber

6

Anda dapat menyelamatkan sendiri jembatan dioda dan perbaikan jika Anda menggunakan transformator dinding DC alih-alih transformator dinding AC. Anda masih akan membutuhkan regulator tegangan untuk mendapatkan 5V yang stabil, meskipun hampir semua transformator dinding TIDAK diatur dengan tegangan, dan transformator dinding '5V' lebih mungkin memberi Anda tempat antara 5V dan 9V.

— David

3

Saya menggunakan 2000

F / A sebagai aturan praktis (kadang-kadang lebih, tergantung pada aplikasi)

μ

$\mu$

— stevenvh

Kenapa tidak beli saja? Mengapa menemukan kembali roda?

— Tim Spriggs

41

1000 μF pada tegangan ini tidak terlalu besar. Apakah Anda dibatasi oleh ukuran atau sesuatu?

Untuk benar-benar menghilangkan riak dan menghasilkan 5 V, Anda perlu menambahkan regulator tegangan setelah kapasitor.

12 V _RMS = 17 V _Puncak , yang, minus dua tetes dioda, adalah tegangan DC puncak yang akan Anda lihat pada keluaran penyearah: 17 - 1.1 - 1.1 = 14.8 V. Jadi tidak ada ancaman melebihi batas input dari regulator (input 35 V).

Jika riak adalah 8,3 V, maka tegangan DC akan bervariasi dari 6,5 V hingga 15 V. Ini hanya cukup tinggi untuk dimasukkan ke dalam regulator tanpa keluar dari peraturan, karena 7805 memiliki dropout sekitar 1,5 V pada 1 A ( tergantung pada suhu). Jadi ya, Anda harus menggunakan kapasitor yang sedikit lebih tinggi (atau beberapa kapasitor secara paralel, jika ruang menjadi masalah).

masukkan deskripsi gambar di sini ( Sumber: Alan Marshall )

Berikut adalah panduan untuk setiap tahap dari rangkaian catu daya.

Juga:

Tegangan kabel listrik kehidupan nyata bervariasi dari satu outlet ke yang berikutnya, dan frekuensinya bervariasi berdasarkan negara. Anda perlu menghitung garis rendah / kondisi beban tinggi untuk memastikan tidak jatuh di bawah peraturan, serta kondisi garis tinggi / rendah untuk memastikan tidak melebihi batas tegangan input regulator. Ini adalah nilai yang umumnya direkomendasikan:

JP: 85 VAC hingga 110 VAC (+ 10%, -15%), 50 dan 60 Hz
US: 105 VAC hingga 132 VAC (+ 10%), 60 Hz
EU: 215 VAC hingga 264 VAC (+ 10%), 50 Hz

— endolith
sumber

1

Tegangan puncak terlihat pada output penyearah akan 2 tetes dioda (total 2,2 V) kurang dari tegangan puncak input.

— Robert

8

Endolith memiliki pendekatan yang luar biasa. Saya ingin mencatat satu hal, GUNAKAN TAUTAN PANAS. Jika Anda akan menempatkan 1 amp melalui regulator linier, gunakan pendingin, itu jauh lebih banyak kekuatan untuk dihilangkan daripada yang disadari orang.

— Kortuk

3

Titik cepat: 2 tetes dioda belum tentu 2.2v. Penurunan tegangan pada persimpangan PN sangat tergantung pada konstruksinya dan jenis semikonduktor yang terlibat. Mereka bahkan akan bervariasi di antara perangkat dari jenis yang sama. Pikiran, juga, bahwa 7805 baik-baik saja asalkan punya lebih dari dua atau tiga volt ruang kepala untuk diatur. Semakin tinggi input, bagaimanapun, semakin banyak kekuatan yang harus dihabiskan. Regulator pengalih, meski agak lebih kompleks, jauh lebih efisien.

— wackyvorlon

1

Lembar data 1N4004 mencantumkan 1,1 V drop untuk 1 A dari penyearah jembatan KBP005 saat ini dan daftar 1,0 V untuk 1,0 A, jadi itu adalah nilai khas.

— endolith

2

Anda kadang-kadang juga melihat dioda di 7805, anoda ke input, sehingga untuk menjepit output dari pergi (jauh) lebih tinggi dari input - seberapa penting / tidak perlu itu?

— JustJeff

19

Masalahnya adalah bahwa hari ini beralih adaptor catu daya adalah barang komoditas yang kecuali Anda benar-benar ingin masuk ke dalam desain untuk tujuan belajar, beli saja. Digikey memiliki beberapa yang di bawah $ 10 dalam jumlah tunggal ( ini satu dari CUI ) dan akan memberi Anda output DC yang diatur, dengan efisiensi tinggi, lengkap dengan semua keselamatan dan sertifikasi EMI / RFI.

— Jason S
sumber

Saya menggunakan CUI sepanjang waktu! Ada juga versi pemasangan PCB, jika Anda sudah memiliki AC di papan Anda.

— Kevin Vermeer

8

Jika kapasitor Anda cukup besar untuk menurunkan riak, Vdc Anda akan sekitar 15V seperti yang ditunjukkan oleh Endolith. Mari kita pertimbangkan itu turun sedikit di bawah beban, dan gunakan 12V sebagai contoh. Jika output perlu 5V, regulator harus mengambil 7V pada 1A, yang berarti harus mampu terus menghilangkan daya 7W. Tergantung pada aplikasi Anda, ini mungkin atau mungkin tidak menjadi masalah.

Mengapa Anda tidak menggunakan adaptor daya switching saja? Saat ini ada banyak router, switch jaringan / hub, lampiran harddrive, dll. Yang menggunakan 5V. Catu daya mereka biasanya tidak lebih besar daripada transformator dinding biasa, lebih efisien dan tegangan output diatur dengan baik.

— icabrindus
sumber

7

Metode lain adalah menambahkan choke (induktor) secara seri sebelum tutup filter akhir. Sesuatu seperti 100 uH akan melakukan dunia yang baik. Sebuah kumparan menolak perubahan arus, sama seperti penutup menolak perubahan tegangan. Satukan keduanya dan Anda mendapatkan filter yang jauh lebih efektif.

Anda memiliki kesalahan dalam persamaan Vripple Anda. Saat Anda menggunakan jembatan gelombang penuh, freq Anda bukan 60 hz, tetapi 120.

— bobdole369
sumber

Saya punya "2 *" untuk mengkompensasi jembatan penuh.

— Robert

Apakah Anda memiliki situs web yang menjelaskan metode choke?

— Robert

Carilah hal-hal seperti filter pass tinggi, mereka mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa reaktansi induktif meningkat dengan frekuensi, sementara reaktansi kapasitif menurun.

— wackyvorlon

Induktor memang menolak perubahan arus, tetapi perlu diingat bahwa rangkaian Anda mungkin ingin mengubah arus dengan cepat. Ketika Anda mengubah arus yang dibutuhkan untuk rangkaian, induktor harus membuang arus di suatu tempat.

— Kellenjb

1

Induktor harus ditempatkan sebelum jembatan dioda, bukan setelah regulator. Jika cukup besar dapat meningkatkan sudut konduksi PTX ke 360 derajat dan mengurangi puncak arus keluaran dan lembah menjadi datar. Tetapi Anda kehilangan beberapa tegangan. Lihat Buku Pegangan Desainer Radio hal. 1162, 1182 & dst.

— user207421

4

Persamaan Vripple Anda hanya merupakan perkiraan, dan hanya baik untuk sejumlah kecil riak.

Temukan persamaan yang lebih baik, atau pecahkan secara grafis, dan Anda akan melihat riak Anda tidak sebanyak yang Anda pikirkan.

— SiliconFarmer
sumber

Poin bagus tentang batasan persamaan itu!

— Robert

1

Berikut ini adalah persamaan yang agak lebih baik untuk kasus-kasus di mana Vripple besar. Ini kurang pesimis daripada Vripple = I / (2fC), tetapi masih pesimis untuk nilai-nilai Vripple <1/2 * Vpeak. Alih-alih mengasumsikan tidak ada gelombang sinus naik pada t = 1/2 * f, perkiraan output penyearah dengan segitiga bukan gelombang sinus (untuk membuat matematika lebih mudah). Memecahkan dua persamaan untuk melihat ketika tegangan jatuh kapasitor mencegat gelombang segitiga naik, untuk mendapatkan: Vt = Vp * (4fCVp / I -1) / (4fCVp / I +1) f = 60, C = 1000, Vp = 14.8 , I = 1 Vt = 8,3 volt Yang baik di atas tegangan putus 7805 dari 5v + 1,5v.

— SiliconFarmer

3

Jika Anda tidak ingin pergi rute switching transformator 5 atau 6 volt dengan banyak tutup. dan pengatur putus sekolah yang rendah akan banyak membantu efisiensi. Anda harus melakukan beberapa perhitungan untuk mendapatkan nilai dan melihat apakah itu masuk akal.

— russ_hensel
sumber