在现代,几乎每个家用电子产品都使用直流电,但我们得到交流电(AC)通过输电线路从发电厂输送,因为交流输电比直流输电更有效,成本更低。因此,每一台使用直流电的设备都有交流到直流转换器电路。我们之前建造了5v手机充电器其中还具有AC-DC转换器电路。

 

主要有两种类型的转换器被广泛用于AC-DC会话目的。

一个是传统的基于变压器的线性变换器它使用一个简单的二极管桥,电容器,电压调节器。简单二极管桥可以用DB107这样的单个半导体器件或1N4007这样的4个独立二极管构成。这个另一种类型的转换器是SMPS或开关电源它使用高频小变压器和开关调节器来提供直流输出。

 

在这个项目中,我们将讨论传统的基于变压器的设计,使用简单的二极管和电容器将交流电转换为直流电以及用于调节输出DC电压的可选电压调节器。该项目将是一个使用变压器的AC-DC转换器,输入电压为230V,输出电压为12V 1A.

 

所需组件

1.额定值为1A 13V的变压器

2.4个1N4007二极管

3.额定电压为25V的1000uF电解电容器。

4、单股线少

5.挡板

6.LDO或符合规范的线性电压调节器(此处使用LM2940)。

7.万用表,用于测量电压。

 

电路图及说明

AC to DC Converter Circuit Diagram

 

这方面的示意图交直流变换器电路很简单。这个变压器用于将230V交流电降压至13V交流电。

 

这里使用四个通用整流二极管1N4007对交流输入进行重定时。1N4007具有1000V的峰值重复反向电压,平均整流正向电流为1A。这四个二极管用于转换变压器两端的13V交流输出。二极管用于制造桥式转换器,桥式转换器是交流到直流转换电路的重要组成部分。了解更多信息桥式整流器电路,请点击链接。

滤波电容器,C1在桥式转换器之后添加以平滑输出电压。

这个LDO,集成电路1也被连接以调节输出电压。

 

交流-直流变换器电路的工作

A.降压变压器用于将高压交流电转换为低压交流电。变压器安装在PCB上,是一个1安培13伏的变压器。然而,在负载期间,变压器电压下降约12.5-12.7伏。

Transformer for AC to DC Converter

 

电路的关键部分是二极管电桥其由四个二极管组成。二极管是一种将交流电转换为直流电的电子半导体器件。

Diode for AC to DC Converter

 

在下图中可以看到二极管桥内部的电流流动。

Diode-Bridge for AC to DC Converter

 

这里,两个二极管D2和D4阻断交流电流的负峰值,并使电流流向一个方向。这是一个全桥整流器这意味着二极管电桥对AC信号的正峰值和负峰值进行整流。

 

大电容器C1在转换期间被充电并且平滑输出电压。但最终的结果是,这不是一个经过调节的电压输出。给你电压调节由LDO LM2940完成,在示意图中为IC1。

 

LDO,LM2940是TO220封装中的3引脚器件。LDO代表低压差电压。引脚图可以显示在下图中。

LM2940 Pinout

 

一些电压调节器对输入电压有限制,这是在调节器输出端提供有保证的电压调节所必需的。在少数线性调节器中,表示它需要输入电压和输出电压之间的最小2伏差,这意味着对于调节的12伏输出,调节器需要至少14伏的输入电压来保证12伏的调节输出电压。一般来说,低压差稳压器(LDO)要求输入和输出之间的电压差非常小。对于LM2940数据表,输入和输出之间需要的最小电压差为0.5伏。我们使用了德州仪器公司的固定电压系列LDO稳压器。LM2940具有12伏的额定输出电压。

AC to DC Converter Circuit Hardware

 

输出可以在下图中完美地看到。

Testing AC to DC Converter Circuit

 

检查完成视频中的工作最后给出。

在需要高压交流到直流转换的情况下,基于变压器的交流到直流转换器非常常见。它最常见于放大器系统、各种电源适配器、焊接站、测试设备

 

基于变压器的AC-DC变换器电路的局限性

基于变压器的交流到直流转换是需要直流的常见选择,但它有一些缺点。

 

1.输入交流电压有可能波动的任何情况,或者如果交流电压显著下降,变压器两端的输出交流电压也会下降。因此,230V交流到12V直流转换器不能在110V交流线路中供电。为了解决这个问题,为不同的输入电压电平提供了额外的设置。

2.尽管没有通用的输入电压范围,但这是一个昂贵的选择,因为变压器本身的成本占转换器电路总制造成本的60%以上。

3.另一个限制是转换效率低。变压器发热,浪费了不必要的能源。

4.变压器是很重的东西,不必要地增加了产品的重量。

5.由于变压器的原因,产品内部需要更大的空间来安装转换器电路或至少安装变压器。

为了克服这些限制,SMPS或开关模式电源是优选的选择。